В данной статье идет сравнение изобретений, предназначенных для стабилизации жидких углеводородов. Рассмотрены основные плюсы и минусы данных изобретений, возможности их использования на производстве. Главная задача — показать значимость данных установок для нефтегазовой отрасли.
Ключевые слова: турбосепаратор, разделение жидкости, дегазация, газожидкостная смесь.
In this article there is a comparison of the inventions intended for stabilization of liquid hydrocarbons. The main pluses and minuses of these inventions, possibilities of their use on production are considered. The main task — to show the importance of these installations for the oil and gas industry.
Keywords: turboseparator, liquid division, decontamination, gas-liquid mix.
Нефтегазовый комплекс является основой энергосбережения страны и одной из важнейших народнохозяйственных отраслей. Рассматривая последние тенденции нефтяной промышленности в России можно увидеть стремление к получению высококачественного сырья для транспортировки.
На данный момент качество сырья, поступающего на НПЗ, непосредственно с пункта сбора нефти, оставляет желать лучшего. Это связано с недостаточным развитием технологических установок в нефтегазовой отрасли, а также с большим количеством старых месторождений. В состав добываемого сырья входят механические примеси, вода, попутный газ. При помощи сепарации они отделяются от нефти и содержащегося в ней газа. Легкие фракции углеводородов и попутный газ, растворенные в нефтяной смеси, затрудняют работу насосного оборудования, т. е. газовые пузырьки приводят к разрушению вращающиеся, с высокими скоростями, лопатки насоса. В следствие этого транспортирующая компания несет убытки, связанные с ремонтом либо заменой насосного оборудования. Для решения данной проблемы есть множество установок для дегазации нефтяной смеси. В качестве примера рассмотрим несколько таких установок.
Известен турбосепаратор (рис.1), который относится к устройствам для разделения многофазных газожидкостных смесей и может быть использован в любой промышленной отрасли, в том числе и нефтегазовой.
Принцип работы турбосепаратора заключается в следующем. Нефтегазоводосодержащая смесь под давлением из скважины поступает в секцию (6), где находится вращающийся лопастной элемент (10). С помощью него, при раскручивании смеси по окружности, отделяется вода и выходит по специальному патрубку (3). Нефть, с растворенным в ней газом, поднимается в секцию выделения нефти (7), где под действием лопаток (14) и сепарационного приспособления (15) частицы нефти отделяются от газовой фазы и выводятся через патрубок (4).
Так как при выделении газ частично увлекает за собой нефть, которая, проходя через отверстия перегородок, оседает и возвращается в секцию деления нефти. Газовая смесь собирается и отводится через патрубки (19) (5).
Один из минусов данной установки в том, что из-за остаточного давления газожидкостной смеси, снижается эффективность отделения газа от жидкости.
Авторы данного изобретения предлагают для более эффективного разделения увеличить количество лопастных элементов и перегородок.
Рис. 1. Турбосепаратор
Известен жидкостно-газовый сепаратор (рис.2), который относится к сепараторам, предназначенных для разделения газожидкостных сред, имеющих различный удельный вес. Технической задачей данного изобретения является повышение качества разделения газожидкостной смеси на газ, более тяжелую и более легкую фракции жидкой среды, а также повышение надежности работы сепаратора. Данное изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей отрасли при подготовке нефти и газа на промыслах и в нефтегазоперерабатывающей промышленности в составе различных установок (в кластере).
Принцип работы сепаратора заключается в следующем. Жидкостно-газовая смесь из вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, подлежащая разделению, поступает по трубопроводу (4) и входному тангенциальному патрубку (14) в рабочую камеру гидроциклона (13), затопленного под уровень жидкости. При вращении жидкостно-газовой смеси в камере гидроциклона, создается поле центробежных сил, с окружной скоростью 3–10 м\с, что в разы превышает показатели таких же сепараторов, работающих в естественном гравитационном поле. При работе гидроциклона отделяется газ, который поступает в пространство над уровнем жидкости, откуда через патрубок (8) и каплеотбойник (9) направляется на утилизацию. В процессе работы гидроциклона происходит не только эффективное отделение газовой фазы от жидкости, но и разделение компонентов, составляющих жидкую фазу, по плотностям.
Одним из минусов данной установки является то, что в случае аварийной ситуации работа сепаратора в условиях вакуума может быть не безопасна.
Таким образом, предлагаемый жидкостно-газовый сепаратор обеспечивает необходимое разделение жидкостно-газовой смеси с получением дизельной фракции, повышая надежность системы в процессе ее эксплуатации.
Рис. 2. Жидкостно-газовый сепаратор
Также известен сепаратор для разделения нефтегазовой смеси (рис.3). Данное изобретение может быть использовано при добыче, подготовке и переработке нефтегазовой смеси. Главное отличие от предыдущих изобретений в том, что в данном устройстве используется энергия струи нефтегазовой смеси для создания в ней колебаний, в следствии чего выделения газа из нефтегазовой смеси.
Принцип работы сепаратора для разделения нефтегазовой смеси заключается в следующем. Поток нефтегазовой смеси формируется в патрубке и вводится в секцию (3). После струя приводит упругие пластины (8) с поперечными выступами (9) в колебательное движение. В потоке нефтегазовой смеси возникает турбулентный режим, который в совокупности с колебаниями способствует вытеснению промежуточного слоя жидкости между газовыми пузырьками и улучшает условия для слияния и укрупнения пузырьков нефтяного газа. Образованная данным способом пена гасится перегородкой (6).
Рис. 3. Сепаратор для разделения нефтегазовой смеси
Одним из плюсов данного изобретения является его простота, что дает возможность для минимизирования расходов на материалы. Но минусом является то, что вместе с газом могут улетать и частицы жидких углеводородов, из-за этого можно применить механизм каплеотбойник.
Сравнивая данные установки можем сказать, что наиболее эффективное отделение газа от нефтегазожидкостной смеси — это жидкостно-газовый сепаратор, где одним из плюсов является то, что разделение происходит при воздействии вакуума на жидкость.
Так же нужно учесть, что наиболее эффективное отделение газа от жидкости будет в кластерных либо каскадных системах установок. В которых воедино объединяются сепараторы и различные средства управления, такие как АСУТП. Учитывая тенденцию в оптимизации очистки добываемого сырья и его переработке, это может привести не только к улучшению качественных показателей жидких углеводородов, но и уменьшению экономических затрат.
Литература:
- Бахмат Г. В. Исследование процесса дегазации многокомпонентных газонасыщенных жидкостей.-НТС. Разработка и и эксплуатация газовых и морских нефтяных месторождений.-М._ ВНИИЭГазпром.-1981.-С. 34–37.
- Методологические основы научных исследований [Текст]: учеб-ное пособие для студентов нефтегазового профиля / ТюмГНГУ; ред. Ю. Д. Земенков. — Тюмень: Вектор Бук, 2011. — 289 с.
3. Основы производства работ на объектах нефтегазовой отрасли [Текст]: учебное пособие / Б. П. Елькин, И. Г. Волынец; ТюмГНГУ. — Тю-мень: ТюмГНГУ, 2012. — 232 с.
4. Сбор и подготовка нефти и газа [Текст]: учебник / Ю. Д. Земен-ков [и др.]. — М.: Академия, 2009. — 159 с
5. Тривус Н. А., Сеидали-заде Б. М. Оптимальные режимы ступенчатой дегазации конденсата и ее эффективность, Б сб.:Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. ВНИИЭГазпром, вып. 6, 1974, с. 17–22.
