Реферат Нефтегазовый сепаратор. Реферат НГС. Нефтегазовый сепаратор
 Скачать 0.99 Mb.
|
 РЕФЕРАТ на тему:  НЕФТЕГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР  СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ 2 Сепаратор и его назначение 3 Виды сепараторов 3 Классификация в соответствии с формой сосуда 3 Классификация по количеству разделяемых жидкостей 8 Преимущества и недостатки различных типов сепараторов 10 Примеры и устройство сепараторов 14 Типовые примеры нефтегазовых сепараторов 14 Типовые узлы нефтегазовых сепараторов 19 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23 Нефтегазовый сепаратор – это устройство, в котором нефть отделяется от попутного газа (или вода отделяется от нефти) за счет различной плотности жидкостей. Нефтегазовый сепаратор предназначен для отделения нефтяного газа от нефти на нефтяном промысле. Может применяться на различных стадиях жизненного цикла месторождения начиная от разведки и оценки дебитов поисковых и оценочных скважин, либо на ранних стадиях освоения месторождений, когда требуются мобильные комплексы по освоению скважин, так и на стадии промышленной эксплуатации месторождений, где применяются стационарные комплексы по приему и подготовке нефти. Под каждую задачу и объем сепарируемых флюидов производителями оборудования разработаны по нескольку видов сепаратов, а также могут разрабатываться и изготавливаться сепараторы специального исполнения под задачи конкретного проекта. Виды сепараторов Сепараторы классифицируются двумя способами: В зависимости от формы сосуда. По количеству жидкостей, подлежащих разделению. Классификация в соответствии с формой сосуда Сепараторы обычно изготавливаются в трех основных формах: горизонтальные, вертикальные сферические. Горизонтальные сепараторы Горизонтальный сепаратор (рис. 1.1 и 1.2) предназначен для обработки потока скважины большим объемом газа. Большая площадь поверхности жидкости обеспечивает эффективное удаление газа из жидкости. Этот тип сосуда имеет большую площадь раздела между жидкой и газовой фазами, таким образом, добавляя больше способности разделения, когда емкость газа является критерием проектирования. Горизонтальный сосуд более экономичен в сепараторах высокого давления из-за увеличенной толщины стенки, необходимой для больших диаметров. Однако контроль уровня жидкости является более важной, чем в вертикальных сепараторах.  Рис. 1.1 – Двухфазные горизонтальные сепараторы  Рис. 1.2 – Трехфазные горизонтальные сепараторы Вертикальные сепараторы Этот тип (рис. 1.3 и 1.4) способен обрабатывать большие порции жидкости без переноса на выход газа и лучше всего подходит для скважинных потоков с высоким содержанием жидкости и небольшим объемом газа. Действие контроля уровня не является критическим. Из-за большего вертикального расстояния между уровнем жидкости и выпускным отверстием для газа наблюдается меньшая тенденция к повторному испарению жидкости в газовую фазу. Вертикальный тип чаще всего используется для потоков жидкости, имеющих значительно больше жидкости, чем газа.
Сферические сепараторы Сферические сепараторы (рис. 1.7) представляют собой компактные сосуды и обеспечивают хорошее разделение газов. Тем не менее, они имеют очень ограниченное пространство нагнетания и секцию отстаивания жидкости.  Рис. 1.7 – Cферический сепаратор Когда скважинный поток содержит избыток грязи или песка или подвергается воздействию вспенивающихся пенистых компонентов, сферический сепаратор неэкономичен. Контроль уровня жидкости очень важен. Эти сепараторы сегодня не популярны из-за их ограничений. Классификация по количеству разделяемых жидкостей Разделяемая жидкость представляет собой две или три жидкости. В случае двух жидкостей, таких как газ и жидкость, используемый сепаратор представляет собой двухфазный сепаратор. Двухфазный сепаратор может быть горизонтального или вертикального типа. Если необходимо разделить три жидкости, такие как газ, нефть и вода, то используемый сосуд является трехфазным сепаратором. Количество фаз относится к количеству потоков, покидающих сосуд, а не к числу фаз, которые находятся во входном потоке. Например, в сепараторе для испытания скважинного потока часто есть газ, нефть и вода, но в сосуде отделяются только жидкость и газ. Следовательно, двухфазный сепаратор представляет собой сепаратор, в котором входной поток разделен на две жидкости на выходе, а трехфазный сепаратор представляет собой сепаратор, который имеет три жидкости на выходе. Некоторые скважинные потоки содержат песок или другие твердые частицы, которые удаляются в сепараторе. Для сбора и утилизации твердых материалов предусмотрены специальные внутренние устройства. Они не считаются другим этапом в классификации судов этого типа. Двухфазные сепараторы Двухфазный сепаратор (рис. 1.1 и 1.3) извлекает жидкость из природного газа. Конструкция двухфазных сепараторов – в вертикальной, горизонтальной и сферической конфигурации. Двухфазные сепараторы широко используются в наземных или морских нефтегазовых и нефтехимических установках. Двухфазные сепараторы широко используются для разделения жидкость-жидкость или твердое-жидкость на перерабатывающих предприятиях. Сепараторы жидкость-жидкость разделяют несмешивающиеся жидкости на отдельные фракции за счет различий в вязкости, межфазном натяжении или удельном весе между жидкими компонентами. Сепараторы твердого вещества и жидкости удаляют твердые частицы из жидкости путем центрифугирования, использования полупроницаемой среды (например, фильтров и мембран) или отстаивания. Принцип разделения заключается в различии размеров твердых и жидких молекул смеси. Двухфазные сепараторы имеют тот же основной принцип работы, что и трехфазные системы, но могут разделять только смеси нефти и газа. Как и трехфазная система, она может быть ориентирована как горизонтальный двухфазный сепаратор или вертикальный двухфазный сепаратор. Благодаря своей компактности вертикальные двухфазные сепараторы могут вместить только меньшие объемы жидкости, которые требуют более короткого времени пребывания. Трехфазные сепараторы Трехфазные сепараторы извлекают воду, нефть и газовые составляющие из скважинных флюидов. Как и двухфазные системы, они могут иметь вертикальную или горизонтальную ориентацию. Вертикальный трехфазный сепаратор идеален для ограниченного пространства из-за его меньшей занимаемой площади, но обычно вмещает меньшие объемы жидкости, чем горизонтальные сепараторы. Горизонтальные сепараторы занимают больше места, но могут обрабатывать большие объемы жидкости за раз. Обзор принципа работы трехфазного сепаратора выглядит следующим образом: Скважинный флюид поступает во впускное отверстие. Обычно имеется отклоняющая трубка, которая перенаправляет поток, создавая помехи, которые позволяют воде оседать на дне под действием силы тяжести. Свободный газ затем проходит через экстрактор тумана, который помогает «отфильтровать» (за счет осаждения мельчайших частиц жидкой фракции на сетке экстрактора) любую жидкость, оставшуюся в газе. Газ продолжает выделяться из жидкости в то время как она находится в сепараторе. Газ вытекает из верхней части сосуда через выход газа. Жидкость продолжает осаждаться под действием силы тяжести, при этом нефть отделяется от воды из-за разницы в плотности и выходит из раствора через пластину водослива. Затем нефть вливается в нефтяную секцию, а вода остается позади. Отделенные жидкости затем сливаются со дна сосуда для дальнейшей обработки. Преимущества и недостатки различных типов сепараторов Горизонтальные сепараторы меньше и дешевле, чем вертикальные сепараторы для данной производительности газа. В секции гравитационного осаждения горизонтального сосуда капли жидкости падают перпендикулярно потоку газа и, таким образом, легче оседают из газовой непрерывной фазы. Кроме того, поскольку площадь поверхности раздела в горизонтальном сепараторе больше, чем в вертикальном сепараторе, для пузырьков газа, которые выходят из раствора, когда жидкость приближается к равновесию, легче достичь парового пространства. Горизонтальные сепараторы обладают большей емкостью жидкости и лучше всего подходят для разделения жидкость-жидкость при пенообразовании. Таким образом, из процесса разделения чистого газа/жидкости предпочтительными являются горизонтальные сепараторы. Однако у них есть следующие недостатки, которые могут привести к предпочтению вертикального сепаратор в определенных ситуациях: Горизонтальные сепараторы не так хороши, как вертикальные сепараторы при работе с твердыми веществами. Сброс жидкости вертикального сепаратора может быть размещен в центре нижней полусферы, так что твердые частицы не будут накапливаться в сепараторе, а удалятся до следующего сосуда в процессе. В качестве альтернативы, в этом месте можно разместить дренаж, чтобы твердые частицы могли периодически удаляться, в то время как жидкость покидает сосуд на несколько более высоком уровне. В горизонтальном сосуде необходимо разместить несколько стоков по всей длине сосуда. Поскольку твердые тела будут иметь угол естественного откоса от 45o до 60o, стоки должны быть расположены с очень короткими интервалами. Попытки увеличить расстояние между стоками за счет создания песчаных струй вблизи каждого сливного отверстия для псевдоожижения твердых частиц во время работы сливов являются дорогостоящими и достигли лишь незначительного успеха в полевых операциях. Горизонтальным сосудам требуется больше площади для выполнения того же разделения, что и вертикальным. Хотя это может не иметь большого значения на суше, оно может быть очень важным в море, так как буровые платформы часто ограничены в свободноспространсове. Горизонтальные сосуды могут иметь меньшую пропускную способность жидкости, чем вертикальные сосуды, рассчитанные на одинаковую стационарную скорость потока. При заданном изменении высоты поверхности жидкости, как правило, увеличение объема жидкости для горизонтального сепаратора больше, чем для вертикального сепаратора, рассчитанного для той же скорости потока. Однако из-за геометрии горизонтального сосуда любое отключающее устройство высокого уровня должно быть расположено близко к нормальному рабочему уровню. В вертикальном сосуде отключение может быть размещено намного выше, что позволяет регулятору уровня и разгрузочному клапану быстрее реагировать на помпаж. Кроме того, скачки в горизонтальных сосудах могут создавать внутренние волны, которые могут активировать датчик высокого уровня. Следует отметить, что вертикальные сосуды также имеют некоторые недостатки, которые не связаны с процессом и должны учитываться при выборе. К ним можно отнести: Предохранительный клапан и некоторые элементы управления могут быть сложны в обслуживании без специальных лестниц и платформ. Из-за ограничений по высоте сосуд может быть снято с платформы для перевозки грузов. Высокая удельная нагрузка на единицу площади, требует согласования с несущей способностью палубы буровой. В целом, горизонтальные сосуды являются наиболее экономичными для нормального сепарация нефти и газа, особенно там, где могут быть проблемы с эмульсиями, пеной или высокими соотношениями газ-нефть. Вертикальные сосуды работают наиболее эффективно в приложениях с низким отношением газойля. Они также используются в некоторых применениях с очень высоким отношением газойля, таких как скрубберы, где из газа удаляются только жидкие туманы. Таблица 1 – Общие применения горизонтальных и вертикальных сепараторов
Обозначение высокого или низкого газонефтяного отношения довольно условно. Ниже приведены конкретные случаи, когда обычно наблюдается высокое или низкое соотношение газойля: Низкое газонефтяне отношение Потоки из нефтяных скважин. Сосуды в установках для обезвоживания и нейтрализации сероводорода. Высокое газонефтяное отношение Потоки газоконденсатных скважин Потоки газовых скважин Скрубберы газопроводов Скрубберы всасывающих компрессоров Скрубберы топливного газа  Рис. 1.8 – Преимущества и недостатки сепараторов [12] Термины Flash Tank, Accumulator, KnockOut Drum и Scrubber обычно используются для определенных применений сепараторов. Сосуды являются газожидкостными сепараторами. Примеры и устройство сепараторов Типовые примеры нефтегазовых сепараторов Горизонтальные сепараторы российского производства Сепараторы НГС – модель двухфазного сепаратора, представляющая российский рынок. НГС (нефтегазовый сепаратор), следуя его названию, используется предприятиями химической и нефтяной промышленности для очистки материала или разделения газа и жидкости. НГС используется для работы в макроклиматических регионах в умеренном (от 40oС до -40oС) и умеренно холодном климате (от 40oС до - 60oС). Сепаратор нефти и газа НГС представляет собой горизонтальный стальной цилиндрический сосуд. Внутренняя конструкция резервуара представлена отбойником для грубого отделения поступающей смеси нефти и газа, узлами предварительного отбора газа (деэмульгатор) или без него а также вертикальной перегородкой от вытяжных листов, что обеспечивает выравнивание расхода. Сепаратор НГС также оборудован каплеуловителем, пеногасителем и фитингами, необходимыми для входа и выхода поступающей смеси.  Рис. 2.1 – Сепаратор типа НГС Нефтегазовый сепаратор имеет несколько типов: Тип I — применяются в компоновке с узлами предварительного отбора газа (депульсаторами); Тип I-П — применяются в компоновке с узлами предварительного отбора газа с пеногасящей насадкой; Тип II — применяются без узлов предварительного отбора газа; Тип II-П — применяются без узлов предварительного отбора газа с пеногасящей насадкой. В зависимости от условий работы аппараты производятся с термообработкой и без, с устройствами и без устройств для крепления теплоизоляции. Схема условного обозначения НГС: Сепаратор НГС 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7, где: Тип (I, II); Наличие пеногасящей насадки (П); Давление условное (от 0,6 до 4,0 МПа); Внутренний диаметр (мм); Материальное исполнение (1; 2); Термообработка (Т); Наличие теплоизоляции (И). Например: НГС-I-П-1,6(1,4) - 1600-2-Т-И, где I - тип сепаратора; П - с пеногасящей насадкой; 1,6 - расчетное давление в МПа; 1,4 - рабочее давление в МПа; 1600 - внутренний диаметр, мм; 2 - материальное исполнение; Т - с термообработкой; И - с устройством для крепления изоляции. Таблица 2.2 – Параметры и размеры сепараторов НГС  Допускается применение других марок сталей и других материалов (паронита, материала наполнителя спирально навитых прокладок, материала оболочек асбометаллических прокладок) в зависимости от условий эксплуатации (расчетное давление, рабочая среда, температура). Зарубежные горизонтальные сепараторы Компания «Schlumberger» выпускает conventional horizontal separator (SEP), которые предназначеный для эффективного разделения потока на две или три фазы и может применяться для наземных и морских месторождений  Рис. 2.2 – Сепаратор компания «Schlumberger» Доступно несколько моделей сепараторов с различными размерами резервуаров, чтобы приспособиться к различным дебитам скважины, давлениям и температурам. Таблица 2.5 – Технические параметры сепаратора «Schlumberger» SEP-NG
Компания «Weatherford» из Швейцарии выпускает двухфазный горизонтальный сепаратор, для разделения нефть и газ для подготовки и дальнейшей переработки.  Рис. 2.3 – Сепаратор компания «Weatherford» Таблица 2.6 – Технические параметры сепаратора «Weatherford» TS-1440-42- 10-H [23]
Компания «Tetra technologies» из США ориентирована на производство оборудования для добычи нефти и газа как на воде, так и на суше, а также на тестирование оборудования для разработки инновационных решений для повышения производительности. Горизонтальные сепараторы доступны в двух комплектациях: стандартное и высокое давление.  Рис. 2.4 – Сепаратор компания «Tetra technologies» Технические параметры сепаратора «Tetra technologies» Рабочее давление для стандартное 9,928 MПа и для высокое 13,962 MПа. Рабочая температура для стандартное давление -29...+48˚С, а для высокое давление - 29...+93,33˚С. Максимальный производительность по газу для стандартное давление составляет 2265360 м3/сут и для высокое давление 2973285 м3/сут. Максимальная производительность по жидкости для стандартное давление и высокое давление 2385 и 2703 м3/сут последовательно. Типовые узлы нефтегазовых сепараторов.  Основным элементом нефтегазового сепаратора является герметичный сосуд, внутри которого расположены устройства помогающие улучшить процесс сепарации, обеспечив максимальное осушение газа, предотвращающие пенообразования и прорыв газов в сливные отверстия.Рис. 2.5 – Принципиальная схема горизонтального двухфазного сепаратора Чтобы добиться стабильной эффективности работы в различных условиях, газожидкостный сепаратор должен иметь следующие разделяющие компоненты: Основной раздела Основная часть сепаратора, которая выполняет функцию сепаратора жидкости. В этой области имеются впускные баки и перегородки для отвода направления основного потока жидкости. Для горизонтальных сепараторов эта часть расположена на входном конце цилиндра. Отдел гравитации Секция сбора жидкости, которая служит местом для хранения жидкости, которая была отделена. Эта секция должна быть достаточно большой, чтобы удерживать жидкость, которая была отделена при нормальных условиях эксплуатации, и должна быть такой, чтобы отделенная жидкость не нарушалась потоком. Секция извлечения тумана Эта секция используется для эффективного отделения остаточного жидкого тумана от газа, так что газ, выходящий из сепаратора, является относительно сухим. Секция накопления жидкости Этот раздел служит резервуаром для всех жидкостей, в которых нет газа. Обычно в этом разделе монтируется смотровое стекло, чтобы увидеть высоту жидкости, содержащейся в сепараторе. Внутреннее оборудование сепаратора Входной отклонитель / отражатель (Deflector plate): Служит для прерывания потока, поступающего из скважины, изменения направления потока и начала процесса разделения.  Рис. 2.6 – Входной отклонитель/отражатель Лопасти спрямления (Straightening vanes):  Обычно имеется в горизонтальных сепараторах и служит для устранения турбулентного газового потока после прохождения входного отражателя.Рис. 2.7 – Лопасти спрямления Пеногаситель Пеногасители представляют собой близко расположенные параллельные пластины или трубки, которые обеспечивают дополнительную площадь поверхности, которая вызывает разрушение пены. Водослив (Weir): Водослив - это стена, которая устанавливается перпендикулярно оборудованию. Это оборудование имеет функцию удержания жидкости в сепараторе, что помогает увеличить время пребывания жидкости. Жидкость должна пройти через стенку водослива перед выходом из выпускного клапана.  Рис. 2.8 – Водослив Прерыватель вихрей (Vortex breaker): Это оборудование установлено в секции выхода жидкости и служит для предотвращения появления воронки, которая может вовлекать газ в жидкость, покидающую сосуд  Рис. 2.9 – Прерыватель вихрей Влагоуловитель (Demister pad): Газ, выделенный из нефти, все еще содержит масляные капли. Влагоуловитель играет важную роль в осушке отходящего газа. Влагоуловитель изготовлен из тонкой проволочной губки, которая вызывает постоянное изменение направления потока газа. Это вызывает эффект осаждение капель на проволоке, их скопление в более крупные, и падение на дно сосуда.  Рис. 2.10 – ВлагоуловительЗАКЛЮЧЕНИЕ При выборе устройства основное внимание следует уделить назначению сепаратора нефти и газа. Отправными точками являются тип и характер обслуживаемого нефтепродукта, объемы переработки, долговечность, давление в системе, температура. Так же следует принять во внимание необходимый функционал, так как помимо основной функции разделения флюида на фракции сепаратор может быть оснащен системами измерения дебитов, точками для отбора проб для каждого из компонентов. Все типы сепараторов нефти и газа используются на нефтяных месторождениях. Но горизонтальные сепараторы нефти и газа нашли более широкое применение благодаря тому, что они имеют ряд преимуществ, включая эффективное соотношение цены и производительности. |
