В процесі підйому рідини з свердловин і транспортуваль-ня її до центрального пункту збору та підготовки нафти, газу і води поступово знижується тиск в системі збору, і з нафти виділяється газ. Обсяг газу, що виділився в міру сни-ження тиску в системі збільшується, і потік в Нафтогаз-збірних колекторах, включаючи і верхні ділянки НКТ, складається з двох фаз: газової і рідкої. Такий потік називається двох-фазним або нафтогазовим потоком.
Нафта і виділився з неї газ при нормальних умовах не можуть зберігатися або транспортуватися разом. Тому на нафтових родовищах спільний збір нафти і газу та спільне транспортування їх здійснюють тільки на певні економічно доцільні відстані, а за-тим нафту і виділився газ транспортують окремо.
Процес відділення газу від нафти називається сепарацією. Апарат, в якому відбувається відділення газу від рідкої про-дукції свердловин, називають нафтогазовим сепаратор-ром. Так як в нафтогазовому сепараторі відбувається відділення газової фази від рідкої, такий сепаратор називають двухфаз ним. Однак в деяких випадках в нафтогазових сепараторах здійснюється до того ж відділення і скидання вільної води. В цьому випадку нафтогазовий сепаратор називають нефтеводо-Газосепаратор або трифазним сепаратором.
Висновок відсепарованої газу з нафтогазових сепараторів і роздільний збір його здійснюються в різних пунктах системи збору та центральних пунктах збору і підготовки неф-ти, газу та води. Кожен такий пункт виведення відсепарованої газу називається щаблем сепарації газу. Ступенів се-Парацій може бути кілька, і остаточне відділення неф-ти від газу завершується в кінцевих сепараторах або в резервуа-рах під атмосферним тиском.
Багатоступенева сепарація застосовується при високому тиску на гирлі свердловин для кращого поділу нафти і газу при послідовно знижуються тисках в сепараторах. Нафтогазову суміш зі свердловини направляють спочатку в сепа-ратор високого тиску, в якому з нафти виділяється основ-ная маса газу, що складається головним чином з метану і етану.
З сепаратора високого тиску нафта надходить в Сепар-тори середнього і низького тиску для остаточного відділі-ня від газу.
Сепаратори першого ступеня в залежності від конкретних ус-ловий на родовищі можуть бути розосереджені в неяк-ких пунктах по його території або зосереджені поряд з ос-ментальною ступенями сепарації на центральному пункті збору і підготовки нафти, газу і води. В останньому випадку на місце-народження не будуються газозбірні трубопроводи. Транспорти-вання ж газу всіх ступенів сепарації від ЦПС до газоком-прессорной станції або до газопереробного заводу зазвичай здійснюється по одному газопроводу.
Вертикальні сепаратори мають чотири секції (рис. 13).
Основна сепарації секція 1 служить для інтенсивного виділення газу з нафти. На роботу сепарационной секції великий вплив мають ступінь зниження давши-лення, температура в сепараторі, фізико-хімічні властивості нафти, особливо її в'язкість, конструктивне оформлення введення продукції свердловин в сепаратор (радіальне, тангенціальне, використання різних насадок - дротяної сітки, диспергаторов, турбулізуючими введення газонафтової суміші з попередньо-них відділенням газу від нафти).
Облог і кові секція Я, в якій відбувається до-виконавчими виділення бульбашок газу, захоплених нафтою з сепарационной секції. Для більш інтенсивного виділення бульбашок газу з нафти її направляють тонким шаром по на-клонів площинах, збільшуючи тим самим довжину шляху дві-вання нафти, т. Е. Ефективність її сепарації.
Секція збору нафти ///, що займає саме нижнє положення в сепараторі і призначена як для збору, так і для виведення нафти з сепаратора. Нафта може перебувати тут або в однофазному стані, або в суміші з газом - в за-лежно від ефективності роботи сепарационной і осади-котельної секцій і часу перебування нафти в сепараторі.
Каплеуловітельная секція IV, розташована у верхній частині сепаратора, служить для уловлювання мельчай-ших крапельок рідини, що буря потоком газу.
У складі групових замірних установок застосування вер-тікальних апаратів забезпечує більшу точність вимірів витрат рідини в широкому діапазоні дебітів свердловин, вклю-чаю малоде бітні.
Однак вертикальні сепаратори мають і суттєві недоліки:
1) менша пропускна здатність в порівнянні з горизон-тальне при одному і тому ж діаметрі апарату;
2) менша стійкість процесу сепарації при надходженні пульсуючих потоків;
3) менша ефективність сепарації.
Обслуговування вертикальних сепараторів зводиться до підтрим-жанію в них встановленого тиску і справного стану регулятора рівня, запобіжного клапана, манометра. У разі використання уровнемерних стекол в замірний сепа-торії, особливо при вузьких нафтах і низьких температурах, потрібен час від часу промивати соляровим маслом за-забруднені скла, відключаючи їх відповідними кранами від сепаратора.
Більшість горизонтальних сепараторів виготовляється з однієї горизонтальної ємності зі сферичними днищами
Мал. 13. Вертикальний сепаратор:
/ __ основна сепарації секція; // - осаджувальна секція; /// - секція збору нафти; IV - секція каплеуловітельная; / - введення продукції свердловин; 2 - роздам-точний колектор; 3 - регулятор рівня «до себе»; 4 -каплеуловітельная насад-ка; 5-запобіжний клапан; 6 - похилі полки; 7 - датчик регулятора рівня поплавкового типу; 8- виконай-них механізм; 9 - зливний патрубок; 10 - перегородки; 11 -уровнемерное стек-ло; 12 -отключающіе вентилі; 13 - дере-ційний трубка
(Одноемкостние сепаратори), іноді застосовують двух'емкостние горизонтальні сепаратори.
Область застосування гори-зонтальним сепараторів весь-ма обширна. Вони використовують-ся для оснащення дожимні насосних станцій, для першої, другої і третьої ступенів се-Парацій на центральних пунк-тах збору і підготовки нафти, газу і води. Пропускна спо-можності горизонтальних се-параторов, що застосовуються для першої, другої і третьої сту-пені сепарації, може до-Стігала 30 000 т / добу по жид-кістки на кожному ступені.
Горизонтальні сепаратори широко застосовуються також для відділення і збору вільної води з продукції свердловин на першій або наступних щаблях сепарації, що виключає потрапляння значних обсягів води на установку по підго-товки нафти. У цьому випадку вони виконують роль трифазних сепараторів.
Горизонтальні сепаратори деяких конструкцій для по-щення пропускної здатності і поліпшення якості Сепар-ції нафти обладнуються гідроциклонами. Відділення газу від нафти в гидроциклонах відбувається за рахунок відцентрових сил. Нафта, що має велику щільність, відкидається до стінок гидроциклона, а газовий вихор, обертаючись, рухається в центрі. З гідроциклону нафту і газ окремо надходять в ємності (рис. 14).
Найбільшою пропускною спроможністю по рідини і газу характеризуються горизонтальні сепаратори, в які жид-кістка і газ, попередньо ізольовані в підвідних трубо-проводах, вводяться окремо. Такі апарати отримали назва-ня сепараторів з попереднім відбором газу (рис. 15). Працює даний сепаратор наступним обра-зом. Нафтогазова суміш підводиться до корпусу сепаратора по похилих ділянках трубопроводів 1 і 2. Ухил трубопрово-да 1 може коливатися в межах від 30 до 40 °, а трубопрово-да 2 - від 10 до 15 °. До трубопроводу 2 вертикально привари-ються три-чотири газовідвідних трубки 3 діаметром 50- 100 мм. Верхні кінці цих трубок приварені до збірного колектора (депульсатору) газу 5, підводить цей газ до корпусу краплевловлювача 8, в якому встановлюються вирівнює потік газу перфорована перегородка 6 і жалюзійні кас-сету 7. Крапельки нафти, що буря основним потоком газу по збірному колектору 5, проходячи жалюзийную касету 7 (або будь-яку іншу), прилипають до стінок жалюзі і, накопичуючись
Мал. 16. Схема сепаратора з попереднім відбором газу типу УБС:
/ - введення в сепаратор продукції свердловин; 2 - депульсатор; 3 - трубопровід предва-рительного відбору газу; 4 -каплеуловітель; 5-газопровід для відводу газу; 6 • сепаратор; 7-трубопровід для виходу нафти (рідини); в - лічильник нафти (жид-кістки); 9 - патрубок для розмиву осаду; 10 -дренажні трубопровід
на них, у вигляді суцільної плівки стікають вниз в корпус Сепар-тора. З корпусу краплевловлювача 8 газ прямує під соб-тиментом тиском 0,6 МПа на газопереробний за-вод (ГПЗ).
Нафта, звільнена від основної маси газу в трубопро-воді 2, надходить в корпус сепаратора через нижній патрубок введення 4, в якому встановлені суцільна перегородка 14, УЗПО-коітель рівня 13 і дві похилі полки 10, збільшують шлях руху нафти і сприяють виділенню з нафти оклюдованого бульбашок газу, які не встигли скоалесціро-тися і виділитися в похилому трубопроводі 2. Тиск ви-делівшегося з нафти газу підвищують за допомогою ежектора 9, потім газ транспортується на ГПЗ.
Для регулювання виведення нафти з сепаратора є датчик рівнеміра поплавкового типу 11 з виконавчим ме-ханізм 12.
Роздільний введення газу і рідини в апарат має ряд най-муществ. При спільному введенні нафтогазового потоку в сепа-ратор з перепадом тиску і перемішуванням фаз кількість в нафти бульбашок газу розміром 2-3 мкм приблизно в 4 рази більше, ніж в разі роздільного введення нафти і газу в апарат без перепаду тиску. Бульбашки газу таких розмірів зазвичай знаходяться в підвішеному стані і не встигають виділитися з нафти за час її руху в сепараторі. Таким чином, в сепараторах з роздільним введенням рідини і газу винесення сво-Бодня газу разом з нафтою в кілька разів менше, ніж в сепараторах з спільним введенням продукції, і звичайно не переви-щує 1% від обсягу рідини.
При роздільному введенні нафти і газу різко зменшується так-же обсяг піни, що утворюється в сепараторі в результаті утримання частини газу і рідини в підвішеному стані, що осо-бенно важливо при підготовці нафт, схильних до ценообразова-нию.
Як відомо, введення продукції в сепаратор з перепадом тиску в разі нафт, схильних до піноутворення, може привести до заповнення газового простору піною. При за-полнении сепаратора піною відмовляє в роботі регулятор рів-ня і піна надходить як в газопровід, так і в викидних лінію для рідини.
В даний час розроблений ряд блокових сепараторів типу УБС з попереднім відбором газу на пропускну здатність від 1500 до 16000 м3 / добу. Обсяг ємності складає від 30 до 160 м3 (рис. 16). Технічні дані сепараторів типу УБС наведені в табл 1.
Трифазні сепаратори. У міру зростання обводнених-сті продукції свердловин, що надходить в сепаратори, починають переважати краплі води великих розмірів, які можуть лег-ко коалесціровать і відділятися у вигляді вільної води.
Кількість виділилася з нафтової емульсії вільної води залежить від фізико-хімічних властивостей нафти і води, тим-ператури потоку, тривалості транспортування, интен-сивности перемішування потоку (до надходження в сепаратор) і від багатьох інших причин. Попередня подача реагенту в потік на певному віддаленні від сепараційних установок сприяє виділенню вільної води з емульсії.
У нафтопромислової практиці відокремлювану вільну воду прагнуть скинути якомога раніше-до надходження про-дукції на установки підготовки нафти, так як нагрів цієї води пов'язаний з великою витратою теплоти. Попередній скидання вільної води здійснюється в трифазних сепаратор-рах. В даний час розроблені трифазні сепаратори для роботи на першій і наступних щаблях сепарації. Осо-бенностью таких апаратів (рис. 17) є використання в одній ємності двох відсіків: сепарационного і відстійного, со-спілкуються між собою через каплеобразователь.
Сепаратор працює наступним чином. Суміш нафти, води і газу по патрубку 1 поступає в сепараційний відсік. Отсепа-рировать газ подається на ГПЗ, а суміш нафти і води з не-великою кількістю газу з сепарационного відсіку по краплині-просвітників 12 перетікає в відстійний відсік, де нафту відділень-ляется від води і газу. Нафта по верхньому патрубку 7отводітся на У ПН, вода через виконавчий механізм 9, що працює за рахунок датчика регулятора рівня поплавкового типу 8, сбра-Сива з сепаратора в резервуар-відстійник або під соб-тиментом тиском транспортується на блочну кустовую насосну станцію (БКНС). Якщо в трифазний сепаратор по-ступає нафту у вигляді стійкої емульсії, то в каплеобразователь 12 підводиться з УПН гаряча відпрацьована вода, що містить поверхнево-активні речовини (ПАР) для інтенсифікації руйнування цієї емульсії.
Ефективність роботи сепаратора будь-якого типу характеризується наступними двома основними показниками: 1) кількістю крапельної рідини, що буря потоком газу з каплеуловітельной секції, і 2) кількістю бульбашок газу, що буря потоком нафти з секції збору нафти. Чим менше ці показники, тим ефективніше робота нафтогазового Сепар-тора. В добре сконструйованих нафтогазових сепараторах зазвичай винесення крапельок рідини до 10 г рідини на 1000 кг продукції, що надходить в сепа-ратор.
За такою технологічною схемою сконструйовані і серій-но виготовляються автоматизовані блокові установки перед-ньо скидання пластової води типу УПС (рис. 18).