рпо. Практикум по сбору и подготовке продукции нефтяных и газовых скважин 2011 Содержание
 Скачать 5.39 Mb.
|
3.СЕПАРАЦИЯ3.1 Выбор оптимального числа стутеней сепарацииПри сепарации газа от нефти на нефтяных месторождениях и газа от конденсата на газоконденсатных месторождениях возникает вопрос: что выгоднее для получения жидких углеводородов и нефти - многоступенчатая (5-7ступеней) или трехступенчатая сепарация? Для однозначного ответа на этот вопрос должна учитываться система сбора нефти и газа на площадях нефтяных месторождений или газа и конденсата на газоконденсатных месторождениях. При многоступенчатой сепарации нефти, применяемой, как правило, при высоких давлениях (3,93-7,86 МПа) на устьях скважин, в результате незначительного понижения давления и температуры на каждой ступени происходит постепенное выделение газовой фазы (вначале легких фракций - метана, этана, затем частичное выделение тяжелых углеводородов - пропана, бутанов, пентанов) и в нефти остается большое количество невыделившихся тяжелых углеводородов. Если при том же высоком начальном устьевом давлении применить трех- или двухступенчатую сепарацию, то в результате резкого снижения давления в сепараторах будет интенсивно выделяться газовая фаза, и вместе с легкими углеводородами в газовую фазу из нефти перейдет большое количество тяжелых углеводородов. Таким образом, если сравнить многоступенчатую сепарацию с трехступенчатой по выходу нефти, то первая оказывается более эффективной, чем вторая. Однако, если многоступенчатая сепарация будет применяться в системах негерметизированного сбора и транспорта нефти, то все тяжелые углеводороды, оставшиеся в нефти, постепенно испаряются из нее, и эффект сепарации будет сведен к нулю. Ввиду того, что при трехступенчатой сепарации в газовую фазу переходит большое количество тяжелых углеводородов, представляющих собой ценное сырье, рационально направлять их в этом случае на газофракционирующую установку (ТФУ) или на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) для получения из этих газов жидких углеводородов и в частности, пропан-бутанов и газового бензина. С точки зрения экономии металла, удобства обслуживания и наличия поблизости от месторождения ГПЗ целесообразно во всех случаях применять трехступенчатую сепарацию. Выделившейся на первой ступени сепарации газ под собственным давлением направляется на местные нужды: в котельные, для отопления жилых и производственных зданий и т.п. Газ же, получаемый на второй и третьей ступенях сепарации, будет жирным, т.е. содержащим большое количество тяжелых углеводородов, поэтому он вначале направляется на компрессорную станцию, а после сжатия в компрессорах - на ГФУ или ГПЗ. Сказанное выше целиком относится и к газоконденсатным месторождениям. Состав фаз (газ, нефть), которые выделяются в сепараторе, можно регулировать изменением давления и температуры. Суммарное количество газа (свободного и растворенного), содержащегося в нефти поступающего на первую ступень сепарации, определяется по формуле:  ,  ; (3.1)Количество газа, оставшегося в растворенном состоянии в нефти Vp и поступающего из первой ступени во вторую, равно:  , ; (3.2)Дебит отсепарированного свободного газа на первой ступени будет равен:  (3.3)Дебит свободного газа, отсепарированного на второй ступени, будет равен:  и.т.д. (3.4)где: V - количество газа, поступающего из скважины, м3/сут; Го - газовый фактор скважины, м3/м3 ; Qн- дебит нефти, м3/сут; V1,V2, - количество газа, сепарируемого соответственно при давлениях Р1, Р2, (в 1, 2, ... ступени), м3/сут; α- коэффициент растворимости газа в нефти при температуре и давлении в сепараторе, м2/н; Р1, Р2 - давление на первой, второй и.т.д. ступенях сепарации, Па. Коэффициент растворимости газа в нефти α при давлениях выше 9,81∙105 Па (10 кгс/см2) обычно изменяется линейно. Величины α для давлений сепарации меньших 10 кгс/см2, будут различные. Поэтому для точных определений необходимо построить (или иметь) кривую изменения α от давления на основе анализа глубинной пробы соответствующей скважины.  Рис. 3.1 Зависимость коэффициента растворимости газа в нефти от давления Типовые задачиТиповая задача 3.1 На первую ступень сепарации поступает нефти 300 т/сутки. Газовый фактор равен 70 м3/м3. Нефть обезвоженная. Разгазирование нефти осуществляется на трех ступенях сепарации под давлением: на первой ступени 3,9 МПа, на второй – 0,98 МПа, на третьей – 0,098 МПа. Плотность нефти на ступенях сепарации соответственно равна: 800, 820, 840 кг/м3.Определить количество газа, выделившегося на каждой ступени, приняв коэффициенты растворимости газа в нефти по графику: α1 = 0,98, α2 = 0,7 и α3 = 0,15 (см2/кгс). Решение: Суммарное количество газа, содержащегося в нефти в свободном и растворенном состоянии:  = ,  Количество газа, оставшегося в растворенном состоянии после первой ступени сепарации:   = , Количество газа, выделившегося на первой ступени сепарации:  = , Количество газа, выделившегося на второй ступени:  = , Количество газа, выделившегося на третьей ступени:  = , Суммарное количество выделившегося газа:  = , Количество газа, оставшегося в нефти:  , ,  Если нефть склонна к пенообразованию, то большое количество оставшегося газа может стать причиной образования пены, что приведет к увеличению пульсаций в трубопроводах и увеличению турбулентности потока. Следствием этого явится увеличение выпадения солей. Для парафинистых нефтей вышеназванные факторы приведут к увеличению выпадения кристаллов парафина. В целом оба явления увеличат рельефность трубопровода. В конечном итоге последствия значительного содержания газа в нефти приведут к усталостным разрушениям трубопровода. Задания для домашней и самостоятельной работы по теме 3.1Задача 3.1 На первую ступень сепарации поступает известное количество нефти с известным газовым фактором. Нефть обезвоженная. Резгазирование осуществляется на трех ступенях сепарации под соответствующим давлением P1, P2, P3, плотность нефти на ступенях сепарации соответственно равна ρ1, ρ2, ρ3. Определить количество газа, выделившегося на каждой ступени сепарации, приняв коэффициенты растворимости газа в нефти по графику. 3.2 Расчет сепараторов на пропукную способность.Любой тип сепараторов должен рассчитываться на пропускную способность как по газу, так и по жидкости. Сравнительно легко поддаются расчету вертикальные гравитационные сепараторы и гидроциклонные. |