Сепараторы нефти и газа реферат

Обновлено: 02.07.2024

1 Основное назначение нефтегазовых сепараторов…………………………3
2 Сепараторы, их типы, конструкция и работа………………………………4
3 Выбор оптимального числа ступеней………………………………………8
4 Сепараторы первой ступени очистки……………………………………..11
4.1 Сепараторы первой ступени…………………………………………. 11
4.2 Сепараторы трехфазные………………………………………………..12
4.3 Сепараторыконцевые…………………………………………………..14
4.4 Сепараторы центробежные (гидроциклонные)…..…………………..17
5 Расчеты нефтегазовых сепараторов на пропускную способность по жидкости………………………………………………………………………19
5.1 Расчет вертикального гравитационного сепаратора по жидкости…..21
6 Преимущества и недостатки различных сепараторов……………………22
Библиографический список……………………………………………… 24

СЕПАРАЦИЯ НЕФТИ ОТ ГАЗА

1Основное назначение нефтегазовых сепараторов

Нефтегазовые сепараторы служат для получения нефтяного газа, выделившегося из нефти при ее движении по стволу скважины, выкидной линии и сборному коллектору, и используемого как ценное химическое сырьё или как топливо; уменьшения перемешивания нефтегазоводяного потока и снижения гидравлических сопротивлений в трубопроводах; разложения и отделения отнефти образовавшейся пены; предварительного отделения воды от нефти при добыче нестойких или разрушенных в трубопроводе нефтяных эмульсий; существенного снижения пульсаций при транспортировании нефти от сепараторов первой ступени до установки подготовки нефти (УПН).
Последний фактор оказывает существенное влияние на стабильность работы УПН и УПВ. Если значительно не снизить или не исключить пульсациюдавлений в первой ступени сепарации, расположенной на БДНС 12 (см. рис.1), то она будет передаваться оборудованию УПН 8 и УПВ 7 и последнее будет работать с перегрузкой или недогрузкой, т.е. нестабильно, а это значит, что подготовка нефти и воды на этих установках не будет отвечать ГОСТу.

Рис.1 Герметизированные однотрубные высоконапорные системы сбора и транспортирования нефти,газа и воды.
2 СЕПАРАТОРЫ, ИХ ТИПЫ, КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА

Сепараторы, применяемых на площадях нефтяных месторождений, условно подразделяют на следующие категории:
1) по назначению – замерно-сепарирующие и сепарирующие;
2) по геометрической форме и положению в пространстве – цилиндрические, сферические, вертикальные, горизонтальные и наклонные;
3) по типу обслуживаемыхскважин – фонтанные, компрессорные и насосные;
4) по характеру проявления основных сил – гравитационные, инерционные (жалюзийные) и центробежные (гидроциклонные);
5) по рабочему давлению – высокого (6,4 МПа), среднего (2,5 МПа), низкого (0,6 МПа) давления и вакуумные;
6) по числу обслуживаемых скважин – индивидуальные и групповые;
7) по числу ступеней сепарации – первой, второй,третьей и т.д.;
8) по разделению фаз – двухфазный (нефть + газ), трехфазный (нефть + газ + вода).
В нефтяных сепараторах любого типа различают четыре секции, которые наглядней всего можно показать в сепараторе вертикального типа (рис.2)
Осадительная секция (рис. 2, II), в которой происходит дополнительное выделение.

Нефть представляет химически сложную многокомпонентную, термодинамически неустойчивую систему, состоящую в основном из метановых (парафиновых), нафтеновых и ароматических групп углеводородов. В ней могут быть растворены в различных количествах так называемые сопутствующие газы: азот (N ), сероводород (Н S), углекислота (СО ) и другие, а также пластовая вода.

Файлы: 1 файл

Реферат ОНГД.doc

УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ НЕФТИ

Нефть представляет химически сложную многокомпонентную, термодинамически неустойчивую систему, состоящую в основном из метановых ( парафиновых), нафтеновых и ароматических групп углеводородов. В ней могут быть растворены в различных количествах так называемые сопутствующие газы: азот (N ), сероводород (Н S), углекислота (СО ) и другие, а также пластовая вода.

В пластовых условиях углеводороды и сопутствующие газ в большинстве случаев находятся в жидком состоянии. Однако при снижении давления сопутствующие газы и парафиновые углеводороды все или частично переходят в газообразное состояние. Смесь этих углеводородов и сопутствующих газов называют нефтепромысловым (попутным) газом, в отличие от природного, полученного на газовых промыслах, и нефтезаводского, полученного из нефти при ее переработке на заводе.

Парафиновые углеводороды имеют молекулярну ю формулу общего вида С Н . Парафиновые углеводороды являются ценным исходным и дешевым сырьем для нефтехимических производств. В практике сбора и обработки нефти и газа принято ограничиваться выделением из нефти только головной части парафиновых углеводородов и сопутствующих газов. В головной части выделяют углеводороды только до гексана* С Н ,а более высшие члены показывают в семе и обозначают С Н +. Иногда выделяют С , тогда в сумме показывают С Н .

Низшие углеводороды парафинового ряда от метана СН до пентана С Н при стандартных условиях (температура t=20 C и давление р = 101325 н/м ) являются газами, от пентана до гептадекана (С Н ) – жидкостями, а более высшие – твердыми телами (парафин и др.).

Сепарацией газа от нефти называют процесс отделения от нее головных углеводородов и сопутствующих газов. Он происходит при снижении давления и повышении температуры нефти, а также вследствие молекулярной диффузии углеводородных и других

* До применения хроматографических методов анализа нефти и газа выделить С Н не представлялось возможным и поэтому ограничивались выделением С Н .

компонентов, содержащихся в нефти, в пространство с меньшей концентрацией их, находящееся над нефтью. Процесс сепарации газа имеет место на всем , пути движения нети: по скважине, в трубе до газосепаратора, в газосепараторе, в нефтесборной трубе и в резервуарах на промысле и за его пределами, а также при ее транспорте водным или железнодорожным путем. Процессы сепарации углеводородов и сопутствующих им газов от нефти при атмосферных условиях называется испарением нефти.

Вывод отсепарированного газа осуществляется в газосепараторах, мерниках, резервуарах, в которых поддерживаются определенное давление и температура. Каждый такой пункт вывода отсепарированного газа называется ступенью сепарации газа. Ступеней сепарации газа при движении нефти от забоя к пункту ее переработки всегда бывает несколько: одна часть ступеней приходится на газосепараторы, другая часть – на резервуары. В практике удобны пункты, в которых сепарация газа осуществляется при абсолютном давлении более 1 аm, и первый пункт при абсолютном давлении в 1 аm относить к ступеням сепарации, а последующие пункты, в которых сепарация газа происходит в основном под влиянием повышении температуры или понижения давления ниже атмосферного и диффузионных процессов, - к ступеням испарения . Следовательно, количество ступеней сепарации может быть минимум две: одна – газосепаратор, вторая – первый резервуар или мерник. В последнем происходит выделение газа при атмосферных условиях, в основном под влиянием разницы давления в нем и в газасепараторе. В практике эту последнюю ступень сепарации иногда относят к ступени испарения, и тогда количество ступеней сепарации отождествляют с количеством газасепараторов, через которые последовательно проходит продукция данной скважины.

Количество ступеней сепарации устанавливают исходя из максимального использования энергии фонтанных скважин для перемещения отсепарированного газа к пункту его обработки, степени герметизации мерников и резервуаров и обеспеченности отбора продуктов испарения нефти из них на пути движения нефти внутри и за пределами промысла и др.

Сосуд, в котором происходит отделение газа от жидкой продукции скважин, называют газосепаратором. Иногда его называют трапом. В газосепараторе может происходить также и отделение нефти от воды. В этом случае газасепаратор иногда называют нефтеводогазасепаратором.

НАЗВАНИЕ, НАЗНАЧЕНИЕ И СХЕМА ИЗДЕЛИЯ

Газовые сепараторы сетчатые предназначены для окончательной очистки природного и попутного нефтяного газа от жидкости (конденсата, ингибитора гидратообразования, воды) в промысловых установках подготовки газа к транспорту, подземных хранилищах, а также на газо- и нефтеперерабатывающих заводах.
БЕЛКАМИТ изготавливает следующие виды газовые сепараторы в соответствии с требованиями ГОСТов и ASME часть VIII раздел I:
- газовые сепараторы тонкой очистки газа, предназначенные для высокоэффективной очистки попутного газа от капельной жидкости и механических примесей;
- газовые сепараторы сетчатые для окончательной очистки природного и нефтяного попутного газа от жидкости (конденсата, ингибитора гидратообразования, воды) в промысловых установках подготовки газа к транспорту, подземных хранилищах, а также на газо- и нефтеперерабатывающих заводах;
- газовые сепараторы факельные для очистки природного газа от капельной жидкости, поступающей в факельный коллектор при срабатывании предохранительных клапанов и продувках оборудования и трубопроводов на установках комплексной подготовки газа объектов добычи и переработки, подземных хранилищах.
ГОСТ устанавливает 2 типа газовые сепараторы:
Тип 1 - цилиндрические вертикальные с корпусным фланцем разъемом диаметром 600, 800 мм на условное давление от 1,6 до 6,4 Мпа (от 16 до 64 кгс/см2).
Тип 2 - цилиндрические вертикальные диаметром 1200, 1600, 2000 мм на услов¬ное давление от 0,6 до 4,0 МПа (от 6 до 40 кгс/см2).

Этой статьей мы начинаем серию информационных публикаций, посвященных различным этапам добычи, получения и хранения нефти и нефтепродуктов. На эту идею руководство и технических специалистов Саратовского резервуарного завода сподвигли многочисленные звонки и просьбы потенциальных заказчиков, которых часто интересуют вопросы происходящих технических процессов на нефтегазодобывающих предприятиях, а также оборудование нашего производства для обеспечения этих процессов.

Сепарация является первым этапом переработки нефти после ее добычи из скважины. Еще до того, как подготовить добытое сырье к перегонке, его необходимо очистить от "лишних" частиц газа и воды и механических примесей. И только потом можно запустить процесс подготовки к первичной переработке нефтепродуктов.

Состав добываемой нефти

Сырая нефть имеет многокомпонентную структуру из смеси углеводородов, минеральных частиц и воды. В ее состав входит около 1000 веществ, основную часть которых представляют жидкие углеводороды, органические и металлоорганические соединения, углеводородные газы, вода, соли и, конечно же, механические примеси.

Перед транспортом нефтяной эмульсии к нефтеперерабатывающим заводам ее подготавливают, то есть осуществляют первичную дегазацию - освобождение от газа, а также обезвоживание и обессоливание (см. следующие статьи).

Дегазация нефтяной эмульсии

Кроме того, что в добываемой сырой нефти уже содержатся углеводородные газы, в процессе ее добычи происходит образование нефтяного газа. Для уноса газа устанавливаются нефтегазовые сепараторы различных принципов действия и конструкций в зависимости от газонефтяной жидкости, требований к конечному продукту и технических возможностей на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Использование сепарационного оборудования перед транспортом нефти способствует защите внутренней поверхности магистральных трубопроводов, а именно, препятствует образованию отложений на стенках, уменьшает образование пены, снижает гидравлическое сопротивление и пульсацию. Все это, в свою очередь, положительно влияет на стабильную работу установок предварительной подготовки нефти.

Унесенный газ в дальнейшем перерабатывается на газоперерабатывающих заводах для его последующего применения в качестве сырья или топлива.

Технология и техника сепарации нефти основывается на многоступенчатом методе, при котором выделение газа происходит следующим образом: на первой ступени выделяются легкие углеводороды (метан и этан), на следующих - более тяжелые фракции. Каждая ступень характеризуется понижением давлением с 0,6 МПа до атмосферного в концевых сепараторах. Количество дегазированной нефти напрямую зависит от количества ступеней: чем их больше, тем увеличивается объем очищенной нефти.

Эффективность нефтегазовых сепараторов

Эффективность эксплуатации сепараторов в каждом конкретном случае, конечно, зависит от многих факторов, например, от фракционного состава исходного сырья, конструкции и задач самого оборудования и т.д. Но выделяют основные показатели, на значения которых следует ориентироваться при выборе нефтегазового сепаратора - это объем капельной взвеси в потоке выделенного газа и объем газа в дегазированной нефти: чем меньше содержится воды в газе и газа в нефти, тем лучше справляется сепаратор со своей задачей. Кроме того, на качественную оценку работы также влияет размер капельной жидкости: чем меньше диаметр, тем больше ее осаждается в корпусе и на стенках, тем чище выделяемый газ.

На некоторых производствах для повышения эффективности сепарации нефти ее нагревают, в результате чего уже на первой ступени уносится большое количество пузырьков газа.

Принцип работы и устройство нефтегазовых сепараторов

Разделение нефти и газа происходит под действием гравитационных, инерционных и центробежных сил. В гравитационных сепараторах более легкие фракции, а именно, газ, поднимаются наверх, а более тяжелые (нефть с растворенными частицами воды) опускаются вниз. В инерционных сепараторах за счет разной плотности жидкости и газа, первая осаждается на стенках и днище корпуса, а газовые частицы выводятся из емкости. Центробежные сепараторы сходны с инерционными тем, что движение газожидкостного потока осуществляется благодаря вихревому эффекту по спирали, за счет чего жидкость, имея большую плотность по сравнению с газом, продолжает движение по инерции, в то время как газовые частицы отделяются и отводятся из емкости.

Вне зависимости от типа в сепараторах выделяются три секции (четыре, если предусмотрен сброс воды), в каждой из которой происходит процесс сепарации при постепенном понижении давления и повышении температуры. Оптимальный температурный режим для сепарации составляет от -10°С до +10°С. Сначала сырая нефть попадает в основную сепарационную секцию, где осуществляется интенсивная сепарация основного (свободного) объема газа под действием гравитационной и центробежной силы.

В осадительной секции отделяются растворенные пузырьки газа, которые не отделились от нефтяной эмульсии в первом отсеке. В остальных двух секциях осуществляются сбор и вывод нефти и улавливание взвешенной влаги в газе (секция сбора нефти и каплеуловитель, соответственно).

Конструктивно сепаратор представляет собой цилиндрический корпус, который внутри разделен перегородками на отсеки. Устанавливаются вертикально или горизонтально на опоры. Вертикальные сепараторы обычно применяются при малых объемах поступающей рабочей среды. Удобны для очистки корпуса от отложений парафинов и других примесей с днища, а также отличаются минимально необходимым местом для эксплуатации.

Горизонтальное размещение характерно при большом потоке жидкости. Принцип работы горизонтальных нефтегазовых сепараторов обеспечивает более высокую степень сепарации, для чего дополнительно могут устанавливаться гидроциклонные устройства.

В днищах корпуса размещаются патрубки и штуцеры для входа газонефтяного потока, установки технологического оборудования, обеспечивающего безопасную работу и выполняющее регуляторную и контрольно-измерительные функции. Вывод очищенной нефти и газа, а также воды в трехфазных сепараторах, происходит через штуцеры в разных отсеках.

Саратовский резервуарный завод производит весь спектр нефтегазовых сепараторов* объемом до 200 м 3 для многоступенчатой сепарации нефти:

горизонтальные и вертикальные нефтегазовые сепараторы
нефтегазовые сепараторы со сбросом воды (так называемые, трехфазные сепараторы)
буферы-дегазаторы нефти и др.

Благодаря грамотным техническим расчетам сепараторы нефти нашего производства отличаются высокой эффективностью и производительностью от 1000 до 700000 м 3 /сутки (в зависимости от типа).

*особенности и технические параметры каждого типа нефтегазового сепаратора Вы можете посмотреть в соответствующем разделе Каталога продукции

Типы сепараторов

Сепараторы нефти типа НГС

Сепараторы газа типа ГС

Сепаратор НГС или (в расшифровке) нефтегазовый сепаратор – оборудование, которое применяют предприятия химической и нефтяной промышленности с целью очистки материала от попутных газов и воды. Его основные функции:

разделение нефти и газа при ее перегонке по стволовой части, скважине, сборному коллектору;
удаление лишней воды;
снижение пульсации при доставке от резервуара забора до установки подготовки в окончательной переработке.

Полученное в результате сырье используется для контроля гидравлического сопротивления, участвует в процессах расслоения готовой нефти и пены, образуемой при транспортировке.

Как работает НГС

Принцип работы нефтегазового сепаратора базируется на использовании гравитации, инерции или центробежной силы.

Сам метод, применяющий разделение элементов, называется сепарацией. Она происходит поэтапно – поток переводится из секции в секцию. Всего в устройствах любого типа может быть 3 или 4 секции. Разделение материалов в них выполняется при постепенном изменении температуры и давления (первая повышается, второе снижается).

Первая секция называется основной, здесь осуществляется интенсивная очистка (сепарация, разделение) нефти от так называемого свободного объема газа при помощи центробежной/гравитационной силы.
Вторая емкость – осадительная. Здесь удаляются остаточные газовые пузырьки.
Третья – емкость сбора нефти (продукт собирается и выводится).
Четвертый отсек (есть не во всех видах нефтегазовых сепараторов) – каплеуловитель (убирает взвешенную влагу, попавшую в нефть с газом).

Конструкция

Конструкция представляет собой металлический цилиндр, разделенный внутри на емкости. В качестве разделителей используются перегородки. Установка нефтегазового сепаратора НГС может быть вертикальной или горизонтальной. Для надежности фиксации на корпусе предусмотрены специальные опоры.

Выбор оборудования по способу установки (горизонтальный или вертикальный) зависит от характеристик рабочей среды, условий монтажа и пропускной способности системы сепарации.

Горизонтальный лучше справляется с поставленными задачами при больших объемах поступления нефти.
Вертикальный НГС обслуживает меньший поток нефти, но и места занимает меньше. Такие конструкции удобны в плане проведения очистки внутренней части емкости (стенок, дна) от отложений, образующихся в процессе сепарации.

Днище конструкции нефтегазового сепаратора оснащается патрубками и штуцерами – через них осуществляется закачка рабочей среды и подключается технологическое оборудование (регулирующее, контрольное, измерительное). В каждом из отсеков (емкости-секции) есть свои штуцеры, через которые выводятся разделенные нефть и газ.

Классификация нефтегазовых сепараторов

Таблица классификации нефтегазовых сепараторов делит их по 5 основным признакам. Наиболее важная характеристика – положение в пространстве или способ монтажа. Здесь – три варианта: вертикальные, горизонтальные и гидроциклонные. Подробнее особенности их исполнения рассмотрим чуть ниже.

Второй признак классификации – форма. Она может быть цилиндрической (чаще) или сферической (редко). В зависимости от числа фаз сепарации (очистки) емкости делят на двух- и трехфазные (только нефть и газ или нефть, газ и вода). Предпоследний признак классификации сепараторов НГС – принцип работы (центробежный, инерционный, гравитационный). Еще одна характеристика – уровень рабочего давления, здесь три класса:

устройства, которые работают при 0,6–2,5 МПа;
системы, в которых нагнетается уровень более 2,5 МПа.

Вертикальный

Устройство нефтегазового сепаратора вертикального типа: цилиндрическая конструкция с трубками для ввода и вывода материала (на входе – нефтегазовая смесь, на выходе – ее компоненты). Для предохранения системы и контроля ее безопасной работы корпус оснащен специальной арматурой и элементами отделения материалов.

Горизонтальный нефтесепаратор

Горизонтальный нефтегазосепаратор состоит:

из емкости (в ней установлены 2 полки под углом);
пеногасителя;
разделителя жидкостей;
системы предупреждения образования воронки при проведении дренажа нефти.

Как и вертикальный сепаратор НГС, горизонтальная модель оснащается штуцерами для вывода потоков, трубкой, через которую осуществляется закачка, и люком для технического обслуживания.

Гидроциклонный

Гидроциклонное оборудование является разновидностью горизонтальной модели. В его конструкции предусмотрены 1-точные гидроциклоны – цилиндрические устройства с направляющей трубкой, тангенциальным вводом и блоком перекачки (перетока).

Как выбрать нефтегазовый сепаратор

При выборе устройства ключевое внимание стоит уделить назначению нефтегазового сепаратора. Отправные точки – тип и характер обслуживаемого нефтепродукта, объемы переработки, стойкость, давление в системе, температура.

Между двумя самыми большими классами – горизонтальными и вертикальными сепараторами НГС – надо выбирать с учетом условий будущей эксплуатации. Вертикальный вариант, например, демонстрирует большую эффективность, но обойдется дороже, потому лучше подойдет для предприятий с высокой производительностью технологических процессов.

НГС горизонтального размещения стоит дешевле, но дороже в обслуживании. Кроме того, она использует больше циклов сепарации: для повышения продуктивности устройств нефть подогревают, только потом смешивают (сепарируют) и понижают давление. Все это, впрочем, не мешает горизонтальным сепараторам пользоваться более высоким спросом (во многом благодаря эффективному балансу цены и производительности).

Заказать нефтегазовый сепаратор

Мы ответим на любые вопросы и поможем найти оптимальное решение для конкретных условий применения в подходящей ценовой категории.

Читайте также: