Не смотря на то, что индустрия нефти и газа часто изображается весьма простой, на самом деле это довольно сложный и запутанный процесс. Этот процесс, включающий множество этапов, макро- и микроуровни, можно разделить на бурение, добычу, производство, переработку и т.д.

Разделение нефти и газа является обычным явлением в скважинах, где природный газ и сырая нефть находятся в одних и тех же скважинах. Поскольку вода, нефть, газ и другие жидкости имеют разную плотность, такая смесь может привести к проблемам в будущем.

Нефть намного плотнее воды, а газ еще менее плотен, чем сырая нефть. Поэтому сепараторы невероятно распространены на объектах по добыче нефти и газа. Они также известны как улавливатели слизи, скрубберы, центрифуги, FWKOS и многое другое.

Компании нефтегазового сектора используют различное оборудование для физического, а не химического отделения жидкостей от нефти и газа. Гравитационное разделение использует различия в материале для разделения различных продуктов, содержащихся в одном потоке, на различные потоки, каждый из которых отличается от другого.

Однако, в зависимости от свойств скважинных флюидов и требуемой задачи, разделением управляют некоторые принципы. Хотя существует семь принципов, иногда может использоваться только один принцип. В других ситуациях может оказаться целесообразнее использовать больше принципов для получения желаемых результатов в установленные сроки.

Принципы сепарации нефти и газа

Сепарация является первым этапом переработки нефти после ее добычи из скважины. Еще до того, как подготовить добытое сырье к перегонке, его необходимо очистить от «лишних» частиц газа и воды и механических примесей. И только потом можно запустить процесс подготовки к первичной переработке нефтепродуктов.

#1- Изменение давления

Одним из наиболее важных принципов разделения нефти и газа является изменение давления, которое отделяет легкую нефть от тяжелой. Однако при разделении компонентов любой смеси всегда будет иметь место определенная степень изменения давления.

В зависимости от поставленной задачи, давлением в сосудах, содержащих углеводород, можно манипулировать для улучшения процесса разделения. Когда давление пара в сосудах, содержащих углеводороды, снижается, более легкие углеводороды переходят из жидкого состояния в парообразное.

Напротив, если давление пара в сосудах, содержащих углеводороды, увеличивается, более легкие углеводороды конденсируются из паровой фазы обратно в жидкое состояние. Но этот принцип остается эффективным только в том случае, если температура остается постоянной.

#2- Изменение температуры

Разница в температурах жидкостей влияет на их относительную летучесть, когда изменяется давление паров и растворимость, и влияет на равновесие их составов при сепарации. Тяжелые масла накапливаются вблизи водной или масляной эмульсии при повышении температуры, поскольку они имеют более низкое давление пара и более высокую вязкость, чем легкие масла при определенной температуре. Это приводит к повышению эффективности сепарации по сравнению с работой при низких температурах, при этом в обеих фазах наблюдается большая летучесть.

Изменения температуры идут рука об руку с изменениями давления, когда речь идет о сепарации в емкостях, содержащих углеводороды. Если давление остается постоянным, повышение температуры может привести к переходу некоторых легких углеводородов из жидкой фазы в паровую. Аналогично, снижение температуры при фиксированном давлении приводит к конденсации углеводородов в жидкую фазу.

#3- Гравитация

Гравитационная сепарация осуществляется вследствие разности плотностей жидкости и газа, т.е. под действием их силы тяжести. Газосепараторы, работающие на этом принципе, называются гравитационными.

Разница в удельном весе всех разделяемых компонентов является решающим фактором, влияющим на время, необходимое для правильного разделения компонентов. Чем больше разница, тем быстрее произойдет разделение.

Разница между удельным весом нефти, воды и газа существенна. Таким образом, газу требуется не так много времени, чтобы вырваться наружу, и он быстро поднимается к поверхности жидкостей.

Когда разница между удельным весом меньше, это означает большее время удерживания или отстаивания компонентов. И если разница будет больше, то грубое разделение произойдет быстро.

#4- Очистка

Очистка — это действие, при котором отделяется газ от нефти. Процесс зачистки определяет количество различных физических фаз, необходимых для удаления масла. Давление, вязкость, плотность и температура — это свойства, которые полезны для определения процессов, которые, вероятно, приведут к наиболее эффективному разделению.

НГС горизонтального типа лучше всего справляются с очисткой небольшого количества нефти и сырья, в составе которого содержится большой объем растворенного газа. Горизонтальные сепараторы имеют высокую популярность за счет хорошей производительности и достаточно низкой стоимости. Чтобы достичь максимального результата, во время работы оборудования, нефть перемешивают при ее очистке, а также увеличивают температуру и уменьшают давление.

#5- Химическое воздействие

Для удаления воды из жидких углеводородов можно использовать различные методы, основанные на химических, физико-химических и физико-механических процессах. Соответственно все методы обезвоживания углеводородов можно подразделить на химические, физико-химические и физико-механические.

Для успешного разделения с помощью химического воздействия необходимо сохранить межфазную область между двумя несмешивающимися жидкостями. Для удаления растворенной воды используются в основном химические методы. В основе этих методов обезвоживания лежат химические реакции, протекающие между содержащейся в углеводородах водой и вводимым в них химическим реагентом, который, вступая в реакцию с водой, взаимодействует с кислородом воды, образуя нерастворимое в углеводородной фазе соединение. При этом другой продукт реакции – газообразный водород – выделяется в свободном виде.

В качестве химических реагентов могут выступать, например, гидриды и карбиды металлов. Недостатком химических методов обезвоживания жидких углеводородов является выделение в ходе реакции побочных продуктов, таких как водород, ацителен и др. Этот метод не нашел широкого применения в связи с высокой пожаро- и взрывоопасностью.

#6- Электрический

Этот принцип основан на том, что вода и масло имеют разные диэлектрические константы. Поэтому, когда смесь воды и масла электрически заземляется, одна фаза будет иметь положительный заряд, а другая — отрицательный, что приведет к их разделению. Этот метод обычно применяется как в горизонтальных, так и в вертикальных емкостях.

#7- Время хранения углеводородов

Еще одним физико-химическим методом обезвоживания углеводородов является гравитационное отстаивание. Отстаивание в гравитационном поле можно осуществлять в обычных резервуарах для накопления или хранения жидких продуктов, которые в данном случае работают как статические отстойники периодического действия. Недостатком статических отстойников является периодичность и длительность процесса обезвоживания, так как цикл работы такого устройства включает заполнение его продуктом, отстаивание до полного осаждения воды, удаление обезвоженного продукта и воды из отстойника или отстойной зоны. Кроме того, такой процесс трудно поддается автоматизации.

Отстаивание углеводородов в сепараторе может быть полезно для определения количества газа, которое может быть извлечено. Чем больше время выдержки, тем больше масла можно удалить. Это потому, что масло не поднимется до тех пор, пока оно остается в контакте с инертным газом. Чем дольше время контакта между жидкостью и инертным газом, тем большее количество масла растворится в паровой фазе.

Будьте в курсе с CNPS

В условиях растущего спроса на дефицитные ископаемые виды топлива во всем мире и острой потребности в более устойчивых и «зеленых» источниках энергии инновационные энергетические решения CNPS могут помочь вашей компании повысить безопасность, эффективность и продуктивность.

С 2008 года мы зарекомендовали себя самыми современными трубопроводными решениями OCTG, системами труб из стекловолокна, композитными трубами, резервуарами из стекловолокна, оборудованием для сбора бурового раствора, технологическими решениями EOR и оборудованием для нефтесервиса. Мы также помогаем компаниям оптимизировать высококачественные решения в области возобновляемых источников энергии, включая геотермальные решения и неметаллические решения.

Наша компания также лидирует на рынке решений для электронного оборудования, таких как Аксессуары для телевизоров и мобильных устройств, а также новые решения в области материалов. Позвоните нам, чтобы узнать больше.

Кроме того, запишитесь на консультацию к нашим специалистам, чтобы узнать, как наше нефтегазовое оборудование и услуги могут помочь вам получить преимущество перед конкурентами полностью экологичным способом.