Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Нефтегазовые сепараторы представляют собой специализированное технологическое оборудование для разделения многофазных систем на отдельные компоненты путем использования различий физико-химических свойств фаз. Основным назначением данных аппаратов является дегазация пластовой жидкости и очистка попутного нефтяного газа от капельной жидкости и механических примесей.
Сепарационное оборудование применяется на объектах подготовки нефти и газа в составе установок комплексной подготовки, дожимных насосных станций, автоматизированных групповых замерных установок. Согласно требованиям нормативной документации, процесс сепарации осуществляется ступенчато с постепенным снижением давления, что обеспечивает максимальное извлечение легких углеводородных фракций.
Сепарационные установки обеспечивают отделение свободного газа от нефти, удаление капельной влаги из газового потока, осаждение механических примесей и создание необходимых условий для последующей транспортировки продукции. Эффективность разделения определяется конструктивными особенностями аппарата и режимными параметрами процесса.
Горизонтальные сепараторы получили наибольшее распространение на промысловых объектах благодаря высокой производительности при сравнительно компактных размерах. Корпус таких аппаратов представляет собой цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами, установленный на седловых опорах. Длина корпуса в несколько раз превышает диаметр, что обеспечивает увеличение времени пребывания смеси в аппарате и более полное разделение фаз.
Вертикальные сепараторы характеризуются меньшей производительностью по сравнению с горизонтальными при одинаковом диаметре, однако обладают преимуществами в части удаления механических примесей и компактности размещения. Соотношение высоты к диаметру обычно составляет от трех до пяти единиц, что определяет требуемую высоту технологического помещения.
Гравитационные сепараторы осуществляют разделение фаз за счет разности плотностей при снижении скорости потока. Газовая фаза с меньшей плотностью поднимается в верхнюю часть аппарата, жидкая фаза опускается вниз под действием силы тяжести. Скорость газового потока в рабочей зоне не должна превышать критическую величину, при которой начинается вынос капель жидкости.
Инерционные сепараторы используют резкое изменение направления движения потока. При ударе о отбойные элементы капли жидкости отделяются от газа и стекают вниз. Центробежные аппараты создают вихревое движение потока, при котором жидкая фаза отбрасывается к стенкам корпуса центробежными силами и далее удаляется через нижний патрубок.
Двухфазные сепараторы предназначены для разделения газожидкостной смеси на газ и жидкость. Трехфазные аппараты обеспечивают дополнительное отделение пластовой воды от нефти благодаря различию плотностей. Такие сепараторы обозначаются индексом НГСВ и имеют отдельные патрубки для вывода воды, нефти и газа.
Газосепараторы сетчатые типа ГС представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты с разъемными эллиптическими крышками. Различают два конструктивных исполнения: ГС-1 с корпусным фланцевым разъемом диаметром от шестисот до восьмисот миллиметров на условное давление от одной целой шести десятых до шести целых четырех десятых мегапаскаля, и ГС-2 диаметром от одной тысячи двухсот до двух тысяч миллиметров на давление от нуля целых шести десятых до четырех целых мегапаскаль.
Внутри корпуса размещаются коагулятор для укрупнения капель и сетчатая насадка для улавливания жидкости. Коагулятор выполняется из набора гладких и гофрированных пластин, создающих турбулентность потока и способствующих слиянию мелких капель. Сетчатая насадка изготавливается из коррозионностойкой стали и обеспечивает окончательную очистку газа.
Газ поступает в среднюю часть сепаратора через входной патрубок. Проходя последовательно через коагулятор и сетчатую насадку, газовый поток освобождается от капельной влаги. Капли жидкости задерживаются на поверхности насадки, укрупняются и стекают в нижнюю накопительную секцию под действием гравитационных сил. Очищенный газ выводится через верхний патрубок. Уровень накопившейся жидкости контролируется измерительными приборами, при достижении заданного значения осуществляется автоматический дренаж в накопительную емкость.
Содержание жидкости в поступающем газе не должно превышать двухсот кубических сантиметров на кубический метр. При большем содержании жидкости требуется установка предварительного сепаратора. Унос жидкости из газосепаратора нормируется величиной не более двадцати кубических сантиметров на одну тысячу кубических метров газа.
Вертикальные сепараторы представляют собой цилиндрические аппараты с входным штуцером, расположенным в верхней или средней части корпуса. Смесь поступает к раздаточному коллектору, представляющему собой трубу с щелевым отверстием по всей длине. Через эту щель смесь равномерно распределяется на наклонные полки, увеличивающие время стекания нефти и площадь выделения газа.
Наклонные полки устанавливаются под углом тридцать-сорок пять градусов к горизонтали. Количество полок определяется расчетом исходя из требуемой степени дегазации. Дегазированная нефть стекает в нижнюю секцию сбора, откуда выводится через штуцер в нижней части корпуса. Механические примеси осаждаются на дно и периодически удаляются через отдельный патрубок.
Газ после выделения из жидкости проходит через жалюзийный каплеуловитель, расположенный в верхней части сепаратора. Каплеуловитель состоит из наклонных пластин, при обтекании которых газовым потоком происходит отделение мельчайших капель за счет инерционного эффекта. Очищенный газ выводится через верхний штуцер.
К преимуществам вертикальных сепараторов относятся меньшая занимаемая площадь, простота удаления механических примесей, легкость регулирования уровня жидкости и более высокая точность замеров в широком диапазоне нагрузок. Недостатками являются меньшая производительность при одинаковом диаметре с горизонтальными аппаратами, более низкая эффективность сепарации и меньшая устойчивость к пульсациям потока.
Горизонтальный нефтегазовый сепаратор представляет собой цилиндрическую емкость с эллиптическими днищами, установленную на седловых опорах. Корпус изготавливается из углеродистой стали марки Ст3 или низколегированной стали 09Г2С в зависимости от температурных условий эксплуатации. Для районов с температурой до минус сорока градусов применяется сталь 09Г2С-12, для температуры до минус шестидесяти градусов – сталь 09Г2С-15.
Внутреннее пространство сепаратора условно разделяется на четыре секции. Первая секция – сепарационная, где происходит основное отделение газа от жидкости. Вторая секция – отстойная для дополнительной дегазации нефти. Третья секция – каплеуловительная для очистки газа от капель жидкости. Четвертая секция может дополнительно включать устройства для улавливания мелкодисперсной влаги.
Сепараторы типа I поставляются с депульсатором – устройством предварительного отбора газа. Депульсатор устанавливается на входе и обеспечивает первичное отделение основной массы газа, гашение пульсаций давления и равномерное распределение жидкости по сечению аппарата. Сепараторы типа II изготавливаются без депульсатора и применяются на промежуточных и концевых ступенях сепарации.
При обозначении сепаратора буква П указывает на наличие пеногасящей насадки, необходимой для обработки пенящихся нефтей. Насадка представляет собой набор элементов специальной формы, разрушающих пену механическим способом. Буква И в обозначении указывает на наличие устройств для крепления теплоизоляции, буква Т – на проведенную термическую обработку корпуса.
При снижении давления в сепараторе происходит нарушение фазового равновесия системы. Растворенный в нефти газ выделяется в виде мельчайших пузырьков, которые всплывают к поверхности жидкости. Скорость всплытия пузырька определяется законом Стокса и зависит от размера пузырька, разности плотностей газа и жидкости, вязкости нефти. Для увеличения скорости процесса необходимо обеспечить укрупнение пузырьков путем их коалесценции.
Эффективность разделения характеризуется коэффициентом уноса капель жидкости газовым потоком. Данный коэффициент представляет собой отношение массы уносимой жидкости к объему отводимого газа. Чем меньше значение коэффициента, тем выше качество сепарации. Для обеспечения требуемого качества скорость газа в сепарационной секции не должна превышать критическую величину.
Процесс подготовки нефти осуществляется в несколько ступеней с постепенным снижением давления. На первой ступени давление обычно составляет от нуля целых шести десятых до одной целой двух десятых мегапаскаля, на второй ступени – от нуля целых двух десятых до нуля целых четырех десятых мегапаскаля, на третьей ступени поддерживается близкое к атмосферному давление.
Количество ступеней сепарации определяется составом нефти и требованиями к качеству товарной нефти. Согласно нормативной документации, давление насыщенных паров товарной нефти не должно превышать предельных значений, установленных стандартом на нефть. Оптимальное количество ступеней и величины давлений на каждой ступени определяются расчетом с учетом фазового состояния системы.
Пропускная способность сепаратора по газу определяется критической скоростью газового потока, при которой начинается интенсивный вынос капель жидкости. Критическая скорость зависит от разности плотностей фаз, диаметра капель и конструктивных особенностей аппарата. Для горизонтальных сепараторов расчетная скорость газа в сепарационной секции обычно принимается от нуля целых двух десятых до нуля целых пяти метров в секунду.
При расчете учитывается коэффициент заполнения сечения жидкостью, который для нормальной работы должен составлять от двадцати пяти до пятидесяти процентов высоты корпуса. Площадь сечения для прохода газа определяется как произведение площади поперечного сечения корпуса на коэффициент, учитывающий заполнение жидкостью и наличие внутренних устройств.
Производительность по жидкой фазе рассчитывается исходя из времени пребывания жидкости в сепараторе, необходимого для выделения растворенного газа. Время пребывания зависит от состава нефти, температуры, давления и степени турбулизации потока. Для легких нефтей достаточно времени от трех до пяти минут, для тяжелых и высоковязких нефтей требуется от десяти до пятнадцати минут.
Объем жидкостной секции определяется как произведение рабочего объема сепаратора на коэффициент заполнения. Пропускная способность вычисляется делением объема жидкостной секции на требуемое время пребывания. Полученное значение сравнивается с проектным дебитом скважин для проверки достаточности объема сепаратора.
Согласно требованиям ГОСТ Р 58367-2019 по обустройству месторождений нефти, сепарационное оборудование должно обеспечивать резервирование емкостей для возможности проведения регламентных работ без остановки технологического процесса. Технологическая схема предусматривает возможность поочередного вывода оборудования из эксплуатации при сохранении работоспособности установки.
Корпус сепаратора оснащается патрубками для ввода сырья, вывода продуктов разделения, установки контрольно-измерительных приборов и арматуры. На линии отвода газа устанавливается регулирующий клапан для поддержания давления в аппарате. Конструкция предусматривает обязательное наличие предохранительных клапанов для защиты от превышения давления.
Материалы для изготовления сепараторов выбираются с учетом коррозионной агрессивности среды, температурных условий эксплуатации и рабочего давления. При содержании сероводорода в среде применяются стали с повышенной стойкостью к сероводородному растрескиванию. Толщина стенки корпуса определяется расчетом на прочность с учетом коррозионных припусков.
Современные сепараторные установки оснащаются автоматизированной системой управления, обеспечивающей контроль и регулирование параметров процесса. Датчики уровня жидкости управляют работой регулирующих клапанов на линиях вывода нефти и воды. Датчики давления и температуры передают информацию в систему управления для корректировки режимных параметров.
Система автоматизации включает аварийную защиту, срабатывающую при отклонении параметров за допустимые пределы. При достижении критических значений уровня или давления осуществляется автоматическое отключение подачи сырья и аварийный сброс давления через предохранительные устройства. Все параметры работы регистрируются системой диспетчеризации.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.