Добытая из скважины нефть представляет собой сложное по составу сырье, содержащее различного рода механические примеси, воду и сопутствующие газы. Этап очистки перед началом первичной переработки называется сепарацией. Суть процесса заключается в разделении жидкости на фракции при минимальных энергетических затратах за счет естественного разделения по плотности. Сепараторы нефти и газа позволяют снизить риск загрязнения магистральных нефтепроводов, насосного оборудования, фильтров и других узлов.
В процессе очистки нефти жидкость стабилизируется в плане пенообразования, повышается текучесть, уменьшается гидравлическое сопротивление. Достигается равномерная плотность среды, что уменьшает риск возникновения турбулентности и пульсаций при перекачке. Сепарация является многоступенчатым процессом, базирующимся на естественных явлениях, происходящих в определенных условиях, поддерживаемых посредством определенного оборудования.
Сепараторы. Устройство и принцип работы
Большинство устройств, предназначенных для разделения нефти на ценное углеводородное сырье, воду и газ, базируется на гравитационном принципе работы. Фракции разделяются за счет разницы в плотности сред под действием силы тяжести и инерционных свойств. Наиболее плотные компоненты эмульсии осаждаются в донной части емкости, самые легкие газовые фракции поднимаются вверх, а центральную часть занимает пригодная для переработки нефть.
Для первичной очистки добытой нефти используются различные виды и типы оборудования. Классификация сепараторов производится по разным признакам. В зависимости от формы корпуса устройства подразделяются на:
- вертикальные;
- горизонтальные;
- гидроциклонные;
- цилиндрические;
- сферические.
Сепараторы разделены на несколько секций, выполняющих определенные функциональные задачи. В зависимости от конструкции, разделители подразделяют на 3-х и 4-х секционные. В первом, основном, отсеке нефть разделяется на жидкую и газовую фракции гравитационным или центробежным способом. Сопутствующие газы выводятся наружу, жидкая нефть остается в резервуаре.
После поступления на вторую секцию происходит дополнительное высвобождение газообразных примесей и концентрация жидкости до необходимого уровня плотности. Третья фаза происходит на следующей секции, здесь производится отбор нефти в трубопроводы для подачи на дальнейшую прокачку или переработку.
Четырехсекционные сепараторы включают оборудование для улавливания капель нефти, образующих субстанцию в виде тумана, в котором мелкие частицы нефти соединены с газом.
Вертикальные сепараторы
Цилиндрический корпус установки для разделения нефти по фазам функционирует благодаря воздействию гравитационной силы. Корпус оснащен трубной обвязкой для отвода среды определенной плотности. Внутреннее устройство вертикального сепаратора нефтепродуктов предусматривает протекание жидкости по наклонным плоскостям тонким слоем. Такой процесс увеличивает площадь испарения и увеличивает интенсивность газообмена.
Очищенная по пути нефть собирается в нижней части корпуса, откуда откачивается, или стекает естественным путем. Четырехсекционные вертикальные сепараторы оборудованы системой каплеулавливателей, расположенных в верхней части, под крышкой установки.
Горизонтальные сепараторы
Принцип работы оборудования мало отличается от предыдущего вида установок, но есть одно существенное отличие. Подаваемая пластовая нефть в виде капель падает перпендикулярно потоку отводимого газа, а не в противотоке. Процесс отличается сниженным гидродинамическим сопротивлением и увеличенной производительностью, без потери качества очистки. Для увеличения скорости разделения фракций горизонтальный сепаратор нефти и газа оборудуется гидроциклонной установкой, создающей вращательное движение потока.
Центробежные силы отбрасывают более тяжелую жидкость к стенкам, по которым она стекает в сборник, а газ остается в центральной части, откуда откачивается. Подается нефть в горизонтальную емкость трубопроводами, расположенными под углом до 15о, откуда поступает на наклонные полки, как и в вертикальных конструкциях.
Гидроциклонные сепараторы нефти
Принцип работы установки базируется на использовании инерционных свойств частиц жидкости и газа различной плотности. Нефтегазовая эмульсия поступает в резервуар через узел, обеспечивающий вращательное движение потока. При этом возникает центробежная сила, отбрасывающая тяжелые нефтяные фракции к стенкам, по которым жидкость стекает в нижнюю часть – нефтесборник. Газовые фракции остаются в центральной части, затем в результате естественной конвекции поднимаются к верхним газоотводным трубам.
Гравитационный сепаратор нефти горизонтального типа дешевле вертикального и отличается сравнительно невысокой производительностью. Используется, преимущественно, на предприятиях со средним объемом перерабатываемого сырья. Вертикальные сепараторы используют на крупных месторождениях, значительное количество подготовленного к дальнейшей переработке сырья обеспечивает быструю окупаемость и рентабельность оборудования.
