Определение количества сепараторов для сепарационной установки

Конструкция и классификация нефтегазовых сепараторов

Основными функциями нефтегазовых сепараторов являются:

• удаление излишков воды,
• разделение нефти и газа,
• снижение пульсации при доставке материала.

Конструкция сепаратора представляет собой металлический цилиндр, который разделен внутри на емкости. Установка нефтегазового сепаратора может быть горизонтальной или вертикальной, для установки конструкции предусмотрены специальные опоры. Выбор способа установки зависит от условий монтажа, пропускной способности сепарации, характеристик рабочей среды. Днище нефтегазового сепаратора оборудуется штуцерами и патрубками, через которые подключается технологическое оборудование и осуществляется закачка рабочей среды. Нефтегазовые сепараторы классифицируются по пяти признакам:

1. Способ монтажа. По данному признаку нефтегазовые сепараторы делятся на гидроциклонные, вертикальные и горизонтальные.
2. Форма. По данному признаку нефтегазовые сепараторы делятся на сферические и цилиндрические.
3. Число фаз сепарации. По данному признаку нефтегазовые сепараторы делятся на двухфазные (нефть и газа) и трехфазные (газ, вода и нефть).
4. Принцип работы. По данному признаку нефтегазовые сепараторы делятся на гравитационные, центробежные, инерционные).
5. Уровень рабочего давления. По данному признаку нефтегазовые сепараторы делятся на сепараторы с давлением более 2,5 МПа, с давлением от 0,6 до 2,5 МПа и с давлением до 0,6 МПа.

Самый простой принцип работы у гравитационных сепараторов, в них легкие фракции газы поднимаются вверх и скапливаются под крышкой, а нефть остается на дне. В инерционных сепараторах нефть осаждается на стенках устройства (из-за своей плотности), а газ выводится наружу. Работа центробежного нефтегазового сепаратора основана на эффекте вихря: смесь жидкости и газа раскручиваются по спирали, нефть из-за своей плотности остается в потоке, газ выводится наружу.

Определение количества сепараторов для сепарационной установки

Определение количества сепараторов для сепарационной установки входит в состав технологического расчета на пропускную способность по газу и жидкости. В первом случае газ рассматривается, как сплошная фаза, которая поднимается снизу вверх по сепаратору, а жидкость представлена отдельными каплями, опускающимися вниз в потоке газа. В случае расчета на пропускную способность по жидкости, она рассматривается, как сплошная среда, а газ как отдельные пузырьки, которые поднимаются или опускаются в потоке жидкости. Исходными данными для этих расчетов являются:

1. Плотность газа.
2. Количество добывающих скважин.
3. Коэффициент запаса производительности нефтесборного коллектора.
4. Средний дебит скважин.
5. Давление насыщения газом.
6. Средний газовый фактор.
7. Давление сепараторов первой ступени.
8. Плотность дегазированной нефти.
9. Длина нефтесборного коллектора.
10. Вязкость дегазированной нефти.
11. Давление сепарации.
12. Вязкость газа в условиях сепарации.

Условием разделения фаз при расчете сепаратора на пропускную способность является:

$Wч >= Vг$, где

Wч - скорость, с которой падает капля жидкости в неподвижном газе под действием силы тяжести; Vг - скорость восходящего потока газа.

Условием разделения фаз при расчете сепараторов на пропускную способность по жидкости:

$Wп >= Vж$, где

Wп - скорость, с которой всплывает газовый пузырек в неподвижной жидкости; Vж - скорость подъема и опускания слоя жидкости в сепараторе.

Вначале рассчитывается скорость падения капли жидкости в потоке газа, это может быть сделано по формулам Ньютона, Аллена или Стокса. Затем расчету подвергаются скорость восходящего потока газа, объемный расход газа в сепараторе, скорость всплывания пузырька газа в потоке жидкости, скорость подъема и опускания слоя жидкости в сепараторе, количество газа (выделяющееся из одной тонны нефти), вспомогательные коэффициенты, суточный дебит всех добывающих скважин. После этого рассчитывается количество газа, которое поступает в сепаратор вместе с нефтью (в свободном состоянии); определяется внутренний диаметр сепаратора. Затем выбирается сепаратор, внутренний диаметр которого наиболее соответствует расчетному. Вышеперечисленные расчеты выполняются, как для горизонтальных, так и для вертикальных сепараторов. Из двух моделей сепараторов (вертикального и горизонтального) выбирают тот, который имеет меньшие габариты (для расчета пропускной способности по газу). Пропускная способность сепаратора по жидкости определяется по формуле:

$Q=86400*F*Wп$, где

F - площадь поверхности раздела между газовой и жидкой фазами в сепараторе; Wп - скорость всплытия газовых пузырьков в неподвижном потоке жидкости.

Далее количество сепараторов находится при помощи следующей формулы:

$J=U/Q$, где

U - производительность оборудования, доставляющего сырье к сепараторам в сутки.