Эффективность процесса сепарации нефти от газа

Эффективность работы сепараторов влияет на стабильный режим работы всей газосборной системы: капли нефти и воды, унесенные газом из сепаратора, могут выпасть в газопроводе, образуя жидкостные пробки, привести к образованию гидратных пробок и просто уменьшить сечение газопровода, снизив тем самым его пропускную способность.

Эффективность работы сепаратора оценивается двумя показателями:

1) количеством капельной жидкости, уносимой потоком газа из каплеуловительной секции;

2) количеством газа, уносимого потоком нефти (жидкости) из секции сбора нефти.

Коэффициенты уноса определяют по формулам:

(4.33)

(4.34)

где q_ж – объемный расход капельной жидкости, уносимой потоком газа, м³/ч;

q_г - объемный расход окклюдированного газа, уносимого потоком жидкости, м³/ч;

Q_г - объемный расход газа на выходе из сепаратора, м³/ч;

Q_ж - объемный расход жидкости на выходе из сепаратора, при рабочих температуре и давлении, м³/ч.

Чем меньше величина этих показателей, тем эффективнее работа сепаратора.

По практическим данным приняты временные нормы, по которым К_ж £ 50 см³/1000 м³ газа и К_г £ 0,02 м³/м³.

Эффективность процесса сепарации зависит от следующих факторов:

1) средняя скорость газа в свободном сечении сепаратора. Значения W_max^г – для различных конструкций сепараторов могут изменяться от 0,1 до 0,55 м/с. Степень очистки газа от жидкости в зависимости от скорости газа представлена на рис.4.3.

2) время задержки жидкости в сепараторе τ_З: чем больше время пребывания жидкости в сепараторе, тем большее количество захваченных нефтью пузырьков газа успеют выделиться из нее в сепараторе, тем самым уменьшив К_г.

3) физико-химические свойства нефти и газа: вязкость, поверхностное натяжение, способность к пенообразованию.

Для невспенивающейся нефти время задержки изменяется от 1 до 5 мин. Для вспенивающейся – от 5 до 20 мин. Выбор конкретного τ_З для различных условий сепарации производится только по результатам исследования уноса жидкости и газа.

Нефть тем легче подвергается процессу разгазирования, чем меньшим поверхностным натяжением она обладает на границе с газом (паром).

4) конструктивные особенности сепаратора: способ ввода продукции скважин, наличие полок, каплеуловительных насадок и др.

5) уровень жидкости в сепараторе. Слой жидкости внизу сепаратора является гидрозатвором, чтобы газ не попал в нефтесборный коллектор.

6) расход нефтегазовой смеси: при большом расходе увеличивается коэффициент уноса газа, т.к. весь газ не успевает выделиться. Для уменьшения К_г следует увеличить количество сепараторов. При высоком газовом факторе увеличение коэффициента уноса возможно и при небольшом расходе.

7) давление и температура в сепараторе. Влияние давления сепарации: при повышении давления сепарации диаметр пузырька газа уменьшается при сохранении его веса. Отсюда следует, что при повышении давления сепарации увеличится унос нефтью мелких и в то же время более тяжелых пузырьков, которые при низком давлении всплывают в слое нефти, так как по формуле Стокса (4.12) скорость всплытия связана с квадратом диаметра пузырька. Следовательно, при повышении давления сепарации коэффициент уноса газа увеличится. Это хорошо иллюстрируется рис.4.3.

Повышение температуры нефти приведет к снижению ее вязкости и, следовательно, к увеличению скорости всплытия пузырька газа. Следовательно, повышение температуры приведет к уменьшению коэффициента уноса газа нефтью К_г.