Надходить з нафтових і газових свердловин продукція не є відповідно чисті нафту і газ. З свердловин разом з нафтою надходять пластова вода, попутний (нафтової) газ, тверді частки механічних домішок (гірських порід, затверділого цементу).
Технічно і економічно доцільно нафту перед подачею в магістральний нафтопровід піддавати спеціальної підготовки з метою її знесолення, зневоднення, дегазації, видалення твердих частинок.
На нафтових промислах найчастіше використовують централізовану схему збору та підготовки нафти (рис.18.1). Збір продукції виробляють від групи свердловин на автоматизовані групові вимірів установки (АЦЗУ). Від кожної свердловини за індивідуальним трубопроводу на АЦЗУ надходить нафта разом з газом і пластовій водою. На АЦЗУ виробляють облік точного кількості котра надходить від кожної свердловини нафти, а також первинну сепарацію для часткового відділення пластової води, нафтового газу і механічних домішок з напрямком відокремленого газу по газопроводу на ГПЗ (газопереробний завод). Частково зневоднена і частково дегазована нафта надходить по збірному колектору на центральний пункт збору (ЦПС). Зазвичай на одному нафтовому родовищі влаштовують один ЦПС. Але в ряді випадків один ЦПС влаштовують на кілька родовищ з розміщенням його на більш великому родовищі. У цьому випадку на окремих родовищах можуть споруджуватися комплексні збірні пункти (КСП), де частково виробляється обробка нафти. На ЦПС зосереджені установки з підготовки нафти і води. На установці з підготовки нафти здійснюють в комплексі всі технологічні операції по її підготовці. Комплект цього устаткування називається УКПН - установка по комплексної підготовки нафти.
Схема збору та підготовки продукції свердловин на нафтовому промислі:
1 - нафтова свердловина;
2 - автоматизовані групові вимірів установки (АЦЗУ);
3 - дожимная насосна станція (ДНС);
4 - установка очищення пластової води;
5 - установка підготовки нафти;
6 - газокомпресорна станція;
7 - центральний пункт збору нафти, газу і води;
8 - резервуарний парк
Зневоднена, обезсолена і дегазована нафту після завершення остаточного контролю надходить у резервуари товарної нафти і потім на головну насосну станцію магістрального нафтопроводу.
Зневоднення нафти ускладнене тим, що нафта і вода утворюють стійкі емульсії типу "вода в нафті". В цьому випадку вода диспергирует в нафтовій середовищі на дрібні краплі, утворюючи стійку емульсію. Отже, для зневоднення і знесолення нафти необхідно відокремити від неї ці дрібні краплі води і видалити воду з нафти. Для зневоднення і знесолення нафти використовують такі технологічні процеси: гравітаційний відстій нафти, гарячий відстій нафти, термохімічні методи, електрообессоліваніе і електрообезвожіваніе нафти. Найбільш простий за технологією процес гравітаційного відстою. В цьому випадку нафтою заповнюють резервуари і витримують певний час (48 год і більше). Під час витримки відбуваються процеси коагуляції крапель води, і більш великі і важкі краплі води під дією сил тяжіння (гравітації) осідають на дно і скупчуються у вигляді шару підтоварної води.
Однак гравітаційний процес відстою холодної нафти - нездатний й не дуже ефективний метод зневоднення нафти. Більш ефективний гарячий відстій обводненной нафти, коли за рахунок попереднього нагріву нафти до температури 50 -70 ° С значно полегшуються процеси коагуляції крапель води і прискорюється зневоднення нафти при відстої. Недоліком гравітаційних методів зневоднення є його мала ефективність.
Більш ефективні методи хімічні, термохімічні, а також електрообезвожіваніе і знесолення. При хімічних методах в обводнену нафту вводять спеціальні речовини, звані деемульгатора. Як деемульгатора використовують ПАР. Їх вводять до складу нафти в невеликих кількостях від 5-10 до 50-60 г на 1 т нафти. Найкращі результати показують так звані неіоногенні ПАР, які в нафти не розпадаються на аніони і катіони. Це такі речовини, як дісолвани, сепароли, діпроксіліни і ін. Деемульгатори адсорбуються на поверхні розділу фаз "нафта-вода" і витісняють або замінюють менш поверхнево-активні природні емульгатори, що містяться в рідині. Причому плівка, що утворюється на поверхні крапель води, нетривка, що відзначає злиття дрібних крапель у великі, тобто процес коалесценції. Великі краплі вологи легко осідають на дно резервуара. Ефективність і швидкість хімічного зневоднення значно підвищується за рахунок нагріву нафти, тобто при термохімічних методах, за рахунок зниження в'язкості нафти при нагріванні і полегшення процесу коалесценції крапель води.
У той же час легкі вуглеводні є цінною сировиною і паливом (легкі бензини). Тому перед подачею нафти з неї витягують легкі низкокипящие вуглеводні. Ця технологічна операція і називається стабілізацією нафти. Для стабілізації нафти її піддають ректифікації або гарячої сепарації. Найбільш простий і більш широко застосовується в промисловій підготовці нафти є гаряча сепарація, виконувана на спеціальної стабілізаційної установці. При гарячої сепарації нафту попередньо підігрівають в спеціальних нагрівачах і подають в сепаратор, зазвичай горизонтальний. У сепараторі з підігрітою до 40-80 ° С нафти активно випаровуються легкі вуглеводні, які відсмоктуються компресором і через холодильну установку та бензосепаратор направляються в збірний газопровід. У бензосепараторе від легкої фракції додатково відокремлюють за рахунок конденсації важкі вуглеводні.
У герметизированной системі в основному використовують три методи: відстій, фільтрування і флотацію. Метод відстою заснований на гравітаційному поділі твердих частинок механічних домішок, крапель нафти і води. Процес відстою проводять у горизонтальних апаратах - відстійниках або вертикальних резервуарах-відстійниках. Метод фільтрування заснований на проходженні забрудненої пластової води через гідрофобний фільтруючий шар, наприклад через гранули поліетилену. Гранули поліетилену «захоплюють» крапельки нафти і частки механічних домішок і вільно пропускають воду. Метод флотації заснований на однойменному явище, коли бульбашки повітря або газу, проходячи через шар забрудненої води знизу вгору, осідають на поверхні твердих частинок, крапель нафти і сприяють їх спливання на поверхню. Очищення стічних вод здійснюють на установках очищення вод типу УОВ-750, УОВ-1500, УОВ-3000 і УОВ-10000, що мають пропускну здатність відповідно 750, 1500, 3000 і 10000 м3 / добу. Слід зазначити, що установка УОВ-10000 складається з трьох установок УОВ-3000. Кожна така установка складається з чотирьох блоків: відстійника, флотації, сепарації і насосного.
Разом з очищеної пластової водою в продуктивні пласти підтримки пластового тиску закачують прісну воду, отриману з двох джерел: підземних (артезіанських свердловин) і відкритих водойм (річок). Грунтові води, що видобуваються з артезіанських свердловин, відрізняються високим ступенем чистоти і в багатьох випадках не вимагають глибокого очищення перед закачуванням в пласти. У той же час вода відкритих водойм значно забруднена глинистими частинками, сполуками заліза, мікроорганізмами і вимагає додаткового очищення. В даний час застосовують два види забору води з відкритих водойм: подрусловой і відкритий. При подрусловом методі воду забирають нижче дна річки - "під руслом". Для цього в заплаві річки пробуривают свердловини глибиною 20-30 м діаметром 300 мм. Ці свердловини обов'язково проходять через шар піщаного ґрунту. Свердловину зміцнюють обсадними трубами з отворами на спицях і в них опускають водозабірні труби діаметром 200 мм. У кожному разі отримують як би дві сполучені посудини - "річка-свердловина", розділених природним фільтром (шаром піщаного грунту). Вода з річки профільтровивается через пісок і накопичується в свердловині. Приплив води зі свердловини форсується вакуум-насосом або водопідйомних насосом і подається на кущових насосну станцію (КНС). При відкритому методі воду з допомогою насосів першого підйому відкачують з річки і подають на водоочисну станцію, де вона проходить цикл очищення і потрапляє у відстійник. У відстійнику за допомогою реагентів-коагуляторов частки механічних домішок і сполук заліза виводяться в осад. Остаточне очищення води відбувається у фільтрах, де в якості фільтрує матеріалів використовують чистий пісок або дрібний вугілля.
Все обладнання системи збору та підготовки нафти і води постачають в комплектно-блоковому виконанні у вигляді повністю готових блоків і суперблоков.