Оборудование для отделения жидкости от газа

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.