Процес сепарації починається вже відразу ж на перших етапах руху нафти, коли з нафти відбираються виділилися газоподібні вуглеводні (з падінням тиску), що знаходяться в пластових умовах в рідкому стані.
Першим вузлом відбору легких фракцій виявляються трапно-сепараційні установки, на яких від нафти відділяється вільний газ, що подається далі по газозбірних колекторам на промислову компресорну станцію або на газобензиновий завод.
Нафтогазові сепаратори служать для відділення газу від рідкої продукції свердловин. Процес сепарації здійснюється для:
1) отримання нафтового газу, використовуваного як хімічна сировина або паливо;
2) розкладання утворилася піни;
3) відділення води від нафти при видобутку нестійких емульсій;
4) зменшення пульсації при транспортуванні нафти від сепараторів першого ступеня до установки підготовки нафти;
5) зменшення перемішування нафтогазового потоку і зниження тим самим гідравлічних опорів.
Від проведення процесів сепарації залежать втрати легких фракцій нафти при подальшому її транспорті та зберіганні. Встановлено, що при моментальної сепарації нафти (з різким зниженням тиску) суттєво збільшується уносимое кількість важких вуглеводнів швидко рухається струменем вільного газу.
При ступінчастою сепарації підбором тисків на щаблях можна досягти виділення в основному тільки вільного газу. при мінімальному віднесенні нафтою легких вуглеводнів, які потім губляться на наступних етапах її руху.
Скрутно дати однозначну відповідь на питання оптимального вибору числа ступенів сепарації. Наприклад, при багатоступінчастої сепарації нафти, яка застосовується, як правило, при високому тиску (4-8 МПа), на гирлах свердловин в результаті незначного зниження тиску і температур на кожному ступені відбувається поступове виділення газової фази (спочатку легких фракцій - метану, етану, потім часткове виділення важких вуглеводнів - пропану, бутану, пентану) і в нафти залишається велика кількість невиделівшіхся важких вуглеводнів.
Якщо при тому ж високому гирловому тиску застосувати три або двоступеневу сепарацію, то в результаті різкого зниження тиску в сепараторах буде інтенсивно виділятися газова фаза, і разом з легкими вуглеводнями в газову фазу з нафти перейде велику кількість важких вуглеводнів, які представляють собою цінну сировину для отримання з цих газів рідких вуглеводнів і, зокрема, пропан-бутанов і газового бензину.
Зі сказаного випливає, що при зборі і транспортуванні нафти на площах родовищ можна застосовувати як багатоступеневу, так і двоступеневу сепарацію. З точки зору економії металу, зручності обслуговування і наявності поблизу від родовища газопереробного заводу завжди доцільно застосовувати триступеневу сепарацію. Що виділився на першого ступеня сепарації газ під власним тиском направляється на місцеві потреби: для опалення житлових і виробничих будівель, в котельні і т.д. Газ, одержуваний на другий і третій ступенях сепарації, де передбачається різке зниження тиску, буде жирним, тобто що містить велику кількість важких вуглеводнів і може направлятися на ДФУ або ГПЗ.
У сепараторах будь-якого типу, використовуваних на нафтових родовищах, розрізняють наступні чотири секції (рис.11.4).
Мал. 11.4 Нафтогазовий сепаратор типу НГС
1. Основна сепарації секція, що служить для виділення з нафти газу, на роботу якої великий вплив робить конструктивне оформлення введення продукції свердловин (радіальне, тангенціальне, використання різних насадок-диспергаторов, турбулізуючими введення газорідинної суміші).
2. осадітельного секція, в якій відбувається додаткове виділення бульбашок газу, захоплених нафтою з сепарационной секції. Для більш інтенсивного виділення газу з нафти останню направляють тонким шаром по похилій площинах, збільшуючи тим самим довжину шляху руху нафти, тобто ефективність її сепарації. Похилі площини рекомендується виготовляти з невеликим порогом, що сприяє виділенню газу з нафти.
3. Секція збору нафти, яка займає найнижче положення в сепараторі і призначена як для збору, так і для виведення нафти з сепаратора. Залежно від ефективної роботи попередніх секцій сепаратора, нафта може перебувати тут або в однофазному стані, або в суміші з газом.
4. Каплеуловітельная секція, розташована у верхній частині сепаратора і служить для уловлювання дрібних крапельок рідини, що буря потоком газу.
Робота сепараторів будь-якого типу, що встановлюється на нафтовому родовищі, характеризується двома основними показниками: кількістю крапельної рідини, що буря потоком газу з каплеуловітельной секції, і кількістю бульбашок газу, що буря потоком нафти з секції збору нафти. Чим менше ці показники, тим краще працює сепаратор.
До показників ефективності роботи нафтового сепаратора відносяться також питома віднесення краплинної рідини Кж потоком газу і питома винесення вільного газу Кг потоком нафти.
Для повної оцінки ефективності роботи сепаратора поряд з з показниками ЯЖ і Кг необхідно враховувати і ступінь технічної досконалості, яка характеризується: 1) мінімальним діаметром крапель рідини, затриманих в сепараторі; 2) мінімально допустимої середньою швидкістю газового потоку у вільному перетині сепаратора, а також в каплеуловітельной секції; 3) часом перебування рідини (нафти або нафти і води) в сепараторі, за яке відбувається максимальне відділення вільного газу від рідини. Допустиме значення ЯЖ не повинно перевищувати 50 см 3 на 1000 м 3 газу, в той час як Кг за умов сепараторі рекомендується приймати рівним Кг = 20 # 8729; 103 см 3 на 1 м 3 рідини.
На нафтових родовищах найбільш широко використовуються горизонтальні сепаратори, які мають низку переваг у порівнянні з вертикальними сепараторами. У горизонтальних сепараторах досягається краща якість сепарації, вони мають підвищену пропускну здатність, відрізняються доступністю внутрішнього огляду, простотою обслуговування і ремонту.
Сепараційні установки НГС широко застосовуються при облаштуванні нафтових родовищ і призначаються для відділення газу від продукції нафтових свердловин на першій і наступних щаблях сепарації, включаючи гарячу сепарацію на останньому щаблі під вакуумом.
Мал. 11.4 Нафтогазовий сепаратор типу НГС
Сепараційний установка (НГС) (рис.11.4 або 3.10) складається із сталевого горизонтальної циліндричної ємності 1, оснащеної штуцерами для входу продукції 2, виходу нафти 10 і газу 7. Усередині ємності на вході нафтогазової суміші встановлено розподільний пристрій 3 і похилі жолоби 4 і 5 . Біля штуцера виходу газу встановлені горизонтальний 8 і вертикальний 6 сітчасті відбійники. Апарат також оснащений штуцерами і муфтами для монтажу приладів сигналізації та автоматичного регулювання режиму роботи.
Газонафтова суміш надходить в апарат через вхідний патрубок 2, змінює свій напрямок на 90 о. і за допомогою розподільного пристрою нафту разом із залишковим газом прямує спочатку в верхні похилі жолоби 4, а потім в нижні 5. Отделившийся від нафти газ спочатку проходить вертикальний Каплевідбійники 6, а потім горизонтальний 8. Каплевідбійники здійснюють тонку очистку газу від крапельної рідини (ефективність понад 99%), що дозволяє відмовитися від установки додаткового сепаратора газу.
Отсепарирован нафту через вихідний патрубок 10 знизу сепаратора направляється на наступний щабель сепарації або ж в резервуар.
Сепаратори НГС поставляються в комплекті із засобами місцевої автоматики, а засоби управління автоматичного регулювання передбачаються в проектах по прив'язці установок з конкретним об'єктом.
Основні технічні дані сепараційних установок типу НГС наведені нижче
Технічні дані Таблиця 3.1
Внутрішній діаметр апарату Dв, мм