Обладнання для відокремлення нафти від газу та вільної води
У процесі підйому рідини зі свердловин та транспорту її до центрального пункту збору та підготовки нафти, газу та води поступово знижується тиск та з нафти виділяється газ. Обсяг газу, що виділився в міру зниження тиску в системі збільшується і зазвичай в кілька десятків разів перевищує обсяг рідини. Тому при низьких тисках їхнє спільне зберігання, а іноді й збір стають недоцільними. Доводиться здійснювати їх роздільне збирання та зберігання.
Процес відокремлення газу від нафти називається сепарацією. Апарат, у якому відбувається відокремлення газу від продукції нафтових свердловин, називають газосепаратором.
У сучасних системах збору нафти та газу газосепараторами оснащуються всі блокові автоматизовані групові вимірювальні установки (за винятком установок, оснащених масовими витратомірами), дожимні насосні станції та центральні пункти збору та підготовки нафти, газу та води.
На блочних автоматизованих вимірних установках відділення газу від нафти здійснюється лише з метою роздільного виміру дебіту свердловин по рідині та газу. Після вимірювання нафту і газ знову змішуються та подаються до загального нафтогазового колектора.
Часто відведення вільного газу від нафти здійснюється у кількох місцях. Кожен пункт виведення відсепарованого газу називається ступенем сепарації газу.
Багатоступінчаста сепарація застосовується для поступового відведення вільного газу зі зниженням тиску. Вона застосовується при високих тисках на гирлі свердловин.
Нафтогазову суміш із свердловини направляють спочатку в газосепаратор високого тиску, в якому з нафти виділяється основна маса газу. Цей газ може транспортуватись на великі відстані під власним тиском.
З сепаратора високого тиску нафта надходить усепаратор середнього та низького тиску для остаточного відділення від газу.
Сепарація газу від нафти може відбуватися під впливом гравітаційних, інерційних сил та за рахунок селективної змочуваності нафти. Залежно від цього і розрізняють гравітаційну, інерційну та плівкову сепарацію, а газосепаратори — гравітаційні, гідроциклонні та жалюзійні.
Гравітаційна сепарація здійснюється внаслідок різниці густин рідини та газу, тобто. під впливом їх сили тяжіння. Газосепаратори, які працюють у цьому принципі, називаються гравітаційними.
Інерційна сепарація відбувається за різких поворотах газонафтового потоку. В результаті цього рідина, як інерційніша, продовжує рухатися по прямій, а газ змінює свій напрямок. В результаті відбувається їхнє поділ. На цьому принципі побудовано роботу гідроциклонного газосепаратора, що здійснюється подачею газонафтової суміші в циклонну головку, в якій рідина відкидається до внутрішньої поверхні і потім стікає вниз в нафтовий простір газосепаратора, а газ рухається центром циклону.
Найбільшого поширення на нафтових родовищах набули горизонтальні сепаратори, що характеризують підвищеною пропускною здатністю при тому самому обсязі апарату, кращою якістю сепарації, простотою обслуговування та огляду в порівнянні з вертикальними.
В даний час випускаються двофазні горизонтальні сепаратори типу НГС та УБС. Поряд із двофазними організовано виробництво трифазних сепараторів, які, крім відділення газу від нафти, служать також для відділення та скидання вільної води. До трифазних сепараторів належать установки типу УПС. Перелічені сепараційні установки служать як технологічне обладнання центральних пунктів збору тапідготовки нафти, газу та води (ЦППН).
У тих випадках, коли на родовищі або групі родовищ пластової енергії недостатньо для транспортування нафтогазової суміші до ЦППН, застосовуються сепараційні установки з насосною відкачкою або насосні дожимні станції (ДНС).
Сепаратори типу НГС призначені для відокремлення газу від продукції нафтових свердловин на першій та наступній щаблях сепарації нафти, включаючи гарячу сепарацію на останньому щаблі.
Випускається нормальний ряд сепараторів НГС з пропускною здатністю по рідині 2000 30000 т/добу.
У таблиці 24 наведено основні технічні дані сепараційних установок типу НГС.
Сепаратор типу НГС (рисунок 104) складається з горизонтальної ємності1, оснащеної патрубками для входу продукції2, для виходу нафти10та газу7. Усередині ємності безпосередньо біля патрубка для входу нафтогазової суміші змонтовані розподільний пристрій3та похилі жолоби (дефлектори)4та5. Біля патрубка, через який здійснюється вихід газу, встановлені горизонтальні8і вертикальні6сітчасті відбійники. Крім того, апарат забезпечений штуцерами та муфтами для монтажу приладів сигналізації та автоматичного регулювання режиму роботи.
Газонафтова суміш надходить в апарат через вхідний патрубок3, змінює свій напрямок на 90°, і за допомогою розподільного пристрою нафту разом з залишковим газом направляється спочатку у верхні похилі жолоби4, а потім в нижні5. Газ, що відокремився з нафти, проходить спочатку вертикальний краплевідбійник6, а потім горизонтальний8. Ці краплевідбійники здійснюють тонке очищення газу від крапельної рідини (ефективність понад 99%), що дозволяє відмовитися відвстановлення додаткового сепаратора газу. Газ, що виділився в сепараторі через патрубок7, засувку і регулюючий клапан (на малюнку 104 не показані) надходить у газозбірну мережу.
Найбільша пропускна здатність нафти, т/сут
Найбільша пропускна спроможність газу, тис. м3/сут