Промысловая подготовка нефти.

Из нефтяных скважин в общем случае извлекается сложная смесь, состоящая из нефти, попутного нефтяного газа, воды и механических примесей (песок, продукты коррозии и др.). В таком виде транспортировать продукцию нефтяных скважин по магистральным нефтепроводам нельзя.

Во-первых, вода – это балласт, и ее перекачка не приносит прибыль.

Во-вторых, при совместном течении нефти, газа и воды, значительно возрастают потери давления, а, следовательно, и энергии насосов.

В-третьих, пластовая вода вызывает усиленную коррозию трубопроводов и резервуаров, в связи с ее минерализацией, а присутствие механических частиц вызывает абразивный износ оборудования.

Цель промысловой подготовки – это дегазация, обезвоживание, обессоливание и стабилизация нефти.

I. Дегазация нефти.

Дегазация нефти осуществляется с целью отделения газа от нефти. Аппарат, в котором это происходит называется сепаратором, а сам процесс разделения - сепарацией.

Процесс сепарации осуществляется в несколько этапов (ступеней). Чем больше ступеней сепарации, тем больше выход дегазированной нефти из одного и того же количества пластовой жидкости. Однако при этом увеличиваются капиталовложения в сепараторы. В связи с вышесказанным число ступеней сепарации ограничивают двумя-тремя.

Сепараторы бывают вертикальные, горизонтальные и гидроциклонные.

Вертикальный сепараторпредставляет собой вертикально установленный цилиндрический корпус с полусферическими днищами, снабженный патрубками для ввода газожидкостной смеси и вывода жидкой и газовой фаз, предохранительной и регулирующей арматурой, а также специальными устройствами, обеспечивающими разделение жидкости и газа.

(Рисунок 2).

Рисунок 2. Вертикальный сепаратор

А — основная сепарационная секция; Б — осадительная секция; В — секция сбора нефти; Г— секция каплеудаления; 1 — патрубок ввода газожидкостной смеси; 2 — раздаточный коллектор со щелевым выходом; 3 — регулятор давления «до себя» на линии отвода газа; 4 — жалюзийный каплеуловитель; 5 — предохранительный клапан; 6 — наклонные полки; 7 — поплавок; 8 — регулятор уровня на линии отвода нефти; 9 — линия сброса шлама; 10 — перегородки; 11 — уровнемерное стекло; 12 — дренажная труба

Вертикальный сепаратор работает следующим образом

Газонефтяная смесь под давлением поступает в сепаратор по патрубку 1 в раздаточный коллектор 2 со щелевым выходом. Регулятором давления 3 в сепараторе поддерживается определенное давление, которое меньше начального давления газожидкостной смеси. За счет уменьшения давления из смеси в сепараторе выделяется растворенный газ. Поскольку этот процесс не является мгновенным, время пребывания смеси в сепараторе стремятся увеличить за счет установки наклонных полок 6, по которым она стекает в нижнюю часть аппарата. Выделяющийся газ поднимается вверх. Здесь он проходит через жалюзийный каплеуловитель 4, служащий для отделения капель нефти, и далее газ направляется в газопровод. Уловленная нефть по дренажной трубе 12 стекает вниз.

Контроль за уровнем нефти в нижней части сепаратора осуществляется с помощью регулятора уровня 8 и уровнемерного стекла 11. Шлам (песок, окалина) из аппарата удаляется по трубопроводу 9.

Достоинствами вертикальных сепараторов являются относительная простота регулирования уровня жидкости, а также очистки от отложений парафина и механических примесей. Они занимают относительно небольшую площадь, что особенно важно в условиях морских промыслов, где промысловое оборудование монтируется на платформах или эстакадах. Однако вертикальные сепараторы имеют и существенные недостатки: меньшую производительность по сравнению с горизонтальными при одном и том же диаметре аппарата; меньшую эффективность сепарации.

Горизонтальныйгазонефтяной сепаратор

Горизонтальныйгазонефтяной сепаратор (Рисунок 3) состоит из технологической емкости 1, внутри которой расположены две наклонные полки 2, пеногаситель 3, влагоотделитель 5 и устройство 7 для предотвращения образования воронки при дренаже нефти. Технологическая емкость снабжена патрубком 10 для ввода газонефтяной смеси, штуцерами выхода газа 4, нефти и 6 люк-лазом 8. Наклонные полки выполнены в виде желобов с отбортовкой не менее 150 мм. В месте ввода газонефтяной смеси в сепаратор смонтировано распределительное устройство 9.

Рисунок 3. Горизонтальный газонефтяной сепаратор

Сепаратор работает следующим образом. Газонефтяная смесь через патрубок 10 и распределительное устройство 9 поступает на полки 2 и по ним стекает в нижнюю часть технологической емкости. Стекая по наклонным полкам, нефть освобождается от пузырьков газа. Выделившийся из нефти газ проходит пеногаситель 3, где разрушается пена, и влагоотделитель 5, где очищается от капель нефти, и через штуцер выхода газа 4 отводится из аппарата. Дегазированная нефть накапливается в нижней части технологической емкости и отводится из аппарата через штуцер 6.

Для повышения эффективности процесса сепарации в горизонтальных сепараторах используют гидроциклонные устройства.

Горизонтальный газонефтяной сепаратор гидроциклонного типа

(Рисунок 4)

Рисунок 4. Горизонтальный газонефтяной сепаратор гидроциклонного типа состоит из:

1 — емкость; 2 — одноточный гидроциклон; 3 — направляющий патрубок; 4 — секция перетока; 5 — каплеотбойник; 6 — распределительные решетки; 7 — наклонные полки; 8 — регулятор уровня.

В одноточном гидроциклоне смесь совершает одновременно вращательное движение вокруг направляющего патрубка и нисходящее движение, образуя нисходящий вихрь. Нефть под действием центробежной силы прижимается к стенке циклона, а выделившийся и очищенный от капель жидкости газ движется в центре него. В секции перетока нефть и газ меняют направление движения с вертикального на горизонтальное и поступают раздельно в технологическую емкость. Далее газовый поток проходит каплеотбойник 5, распределительные решетки 6 и выходит из сепаратора. Нефть по наклонным полкам 7 стекает в нижнюю часть емкости. Ее уровень поддерживается с помощью регулятора 8.

II. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

При извлечении из пласта, движении по НКТ, а так же по промысловым трубопроводам из смеси нефти и воды образуется водонефтяная эмульсия. Для ее разрушения применяются следующие методы: 1. Гравитационное холодное разделение (отстой) 2. Внутритрубная деэмульгация. 3. Термическое воздействие. 4. Термохимическое воздействие.

5. Электрическое воздействие. 6. Фильтрация. 7. Разделение в поле центробежных сил.

1.Гравитационное холодное разделение применяется при высоком содержании воды и пластовой жидкости. Отстаивание производится в отстойниках периодического и непрерывного действия (сырьевые резервуары). После заполнения, которых вода осаждается в нижнюю часть (т. к. плотность воды больше чем плотность нефти). В отстойниках непрерывного действия отделение воды осуществляется при непрерывном прохождении обработанной смеси через отстойник.

2.Внутритрубнная деэмульгация – в смесь нефти и воды добавляется специальное вещество, которое называется деэмульгатор, в количестве 15 – 20 гр./1 тонну. Он разрушает бронирующую оболочку, капли укрупняются и легко отделяются в отстойнике.

3.Термическое воздействие –нефть перед отстаиванием нагревают в резервуарах, теплообменниках и трубчатых печах до температуры от +45 до +80 С.

4.Термохимическое воздействие – это сочетание термической и внутритрубной деэмульгации.

5.Электрическое воздействие –производится в аппаратах, которые называются электродегидраторы.Под действием электрического поля переменного тока промышленной частотой 50 герц и напряжением порядка 20 кВ появляются разноименные электрические заряды, в результате капельки притягиваются друг, к другу образуя крупные частицы, и затем оседают на дно емкости.

6.Фильтрация –разрушение не стойких эмульсий, в качестве материалов фильтров используют вещества, не смачивающиеся водой, но смачиваемые нефтью. Поэтому нефть проникает через фильтр, а вода нет.

7.Разделение в поле центробежных сил - производится в центрифугах, которые представляют собой вращающиеся барабаны с большим количеством оборотов, где под действием сил инерции происходит разделение капель воды от капель нефти из – за разности их плотностей.

III.Обессоливание.

Осуществляется смешиванием обезвоженной нефти с пресной водой, после чего полученную искусственно эмульсию вновь обезвоживают. Такая последовательность объясняется тем, что даже в обезвоженной нефти остается некоторое количество воды, в которой растворены соли. При смешивании с пресной водой соли распределяются по всему ее объёму и, следовательно, средняя концентрация солей в воде уменьшается: при обессоливание содержание солей в нефти доводят до величины менее 0,1%.