СЕПАРАЦИЯ, КАК ПРОЦЕСС ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

SEPARATION AS A PROCESS FOR OIL PREPARATION

Osman Bekbulatov

Master's student, Department of REGM, Institute of Geology and Oil and Gas Production, TIU,

Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

Продукция нефтяных скважин, представляет собой многокомпонентную трехфазную систему, состоящую из нефти, газа и пластовой воды. Пластовая вода - это полярная жидкость, она по своей природе неоднородна с нефтью, которая в свою очередь углеводородная неполярная жидкость. Поэтому вода и нефть взаимно нерастворимы и образуют две фазы в жидкой продукции скважин, между которыми имеется поверхность раздела. Интенсивное перемешивание пластовой воды и нефти в процессе добычи приводит к диспергированию одной из жидкостей с сильным увеличением межфазной поверхности, т.е. к образованию эмульсии. В статье автор анализирует такой процесс обработки нефти, как сепарация.

ABSTRACT

Production of oil wells is a multi-component three-phase system consisting of oil, gas and reservoir water. Reservoir water is a polar liquid, it is inherently heterogeneous with oil, which in turn is a non-polar hydrocarbon liquid. Therefore, water and oil are mutually insoluble and form two phases in the liquid production of wells, between which there is an interface. Intensive mixing of reservoir water and oil during production leads to dispersion of one of the liquids with a strong increase in the interfacial surface, i.e., to the formation of an emulsion. In the article, the author analyzes such a process of oil processing as separation.

Ключевые слова: нефть, подготовка нефти, сепарация, очистка нефти, пластовая вода.

Keywords: oil, oil treatment, separation, purification of crude oil, formation water.

В состав нефтей входят различные газы органического (метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10) и неорганического (сероводород H2S, углекислый газ С02 и гелий Не) происхождения. Пластовая вода (в свободном или эмульгированном состоянии), содержит различные минеральные соли - хлористый натрий NaCl, хлористый магний MgCl2, хлористый кальций СаС12 и т.д. и зачастую механические примеси [3].

Перед закачкой нефти в магистральный трубопровод необходимо произвести подготовку нефти, включая следующие процессы (рисунок 1):

• удаление из нефти лёгких газов, находящихся в свободном или растворённом состоянии - процесс сепарации.
• отделение от нефти воды - процесс обезвоживания нефти.
• извлечение из нефти растворённых в ней солей - процесс обессоливания.
• отделение механических примесей.

Рисунок 1. Процессы подготовки нефти

При снижении давления ниже давления насыщения начинается сепарация газа от нефти. Начинается сепарация газа от нефти ещё в пластовых условиях, затем осуществляется в стволе скважины, промысловых и сборных трубопроводах, аппаратах подготовки продукции скважин. В сторону пониженного давления стремится выделившийся газ: в пласте - к забою скважины, в скважине - к ее устью.

Сепарационные установки (СУ) используют для отделения газа от нефти, либо без частичного ее обезвоживания, либо с использованием технологии, которая обеспечивает непрерывность процессов отделения нефтяного газа и пластовой воды от нефти. Основные параметры процесса сепарации - температура и давление, регулируя их можно создать условия для более полного отделения газа от нефти. Выбрать рациональное давление на первой ступени сепарации позволяет, в частности, совместное рассмотрение системы: пласт - скважина - нефтесбор - сепаратор [1].

Как правило, сепарацию нефти осуществляют в несколько ступеней. Нефтегазовую (нефтеводогазовую) смесь, извлекаемую из скважин сначала, при высоком давлении, сепарируют на первой ступени, где выделяется основная масса газа, а потом нефть поступает при среднем и низком давлениях на сепарацию, где она окончательно дегазируется. Выход товарной нефти при факельной утилизации нефтяного газа зависит от схемы сепарации: термобарических условий на ступенях и числа ступеней сепарации [4].

Приведем пример: факельная система (хозяйство) ДНС-Мыхпай предназначена для сжигания нефтяного попутного газа при аварийных, периодических и постоянных его сбросах.

Она включает в систему сброса, сбора, учета и сжигание газа:

- высокого давления, из аппаратов: НГС-1, 2, 3; ГС-6.

- низкого давления, с СППК аппаратов НГС-1, 2, 3.

Существующей схемой утилизации газа на факел предусмотрены факельные коллекторы на ФВД и на ФНД, факельные стояки высокого и низкого давлений, включенные в обвалование, а также узлы учета газа. Факельные коллекторы проложены с уклоном 0,003°. Территория вокруг факельных стояков в радиусе 50 м имеет обвалование высотой 1,5 м.

Аварийный сброс и сжигание газа предусмотрено в следующих основных случаях:

- при отсутствии приема газа на Нижневартовском ГПК.

- при превышении давления в аппаратах: НГС-1, 2, 3, ГС-6 выше установочных (в целях предотвращения нарушения целостности сосудов и подводящих трубопроводов). Сброс производится через предохранительные клапаны СППК-4Р на ФВД.

На факельные стояки газ поступает: на ФВД - через задвижку № Г-79 Г-87, Г-88, Г-89; на ФНД - через задвижки №№ Г-26г, Г-80, Г-84, Г-85, Г-86.

Для улавливания, сбора и возврата конденсата из газа, направляемого для сжигания на факелы высокого и низкого давления, предусмотрены конденсатосборники факельного хозяйства ЕП-1,2,3,4 (объем каждого V=8 м³) и погружные насосы по одному на каждую емкость.

Для осуществления контроля технологического процесса предусмотрено:

- контроль расхода газа «T-Mass».

- контроль температуры газа осуществляется термопреобразователем ТСПУ Метран 276.

- контроль давления в трубопроводе осуществляется преобразователем давления, с выводом на контроллер и техническим манометрам, установленным по месту.

- на площадках УУГ на ФВД и ФНД установлены первичные датчики газоанализатора ГСМ-05 с выводом предупредительной и аварийной сигнализации на АРМ оператора в операторную ДНС-Мыхпай, при превышении 20 - 40% НКПР.

Количество ступеней и давление сепарации нефти в них, расположение установок по сепарации должно определяться с учетом:

• энергетических возможностей залежи нефтяной,
• физико-химических характеристик свойств добытой нефти,
• конечного целевого использования углеводородного сырья (технологической схемы последующей подготовки и транспорта нефти и нефтяного газа до пунктов их потребления) [2].

Эффект оптимизации давления на первой ступени сепаратора особенно значительный для месторождений с легкими нефтями с высоким начальным газосодержанием (например Юрубчено-Тахомское месторождение).

В научных статьях рассматривается трехступенчатая схема сепарации, где две первые ступени соответствуют условиям сепарации нефти на ДНС, а третья - моделирует подготовку нефти до товарных кондиций на центральном пункте сбора. Показано, что существует оптимальное давление из первой ступени сепарации нефти, при котором максимальна суточная добыча из месторождения.

Если для получения необходимого качества товарной нефти на одной из ступеней сепарации дегазирование нефти осуществляется под вакуумом, то сепарацию называют вакуумной, а если нефть подогревается при разгазировании, то горячей.

Таким образом, в статье был проведен анализ процессу подготовки нефти – сепарации. Были выявлены виды и этапы осуществления сепарации нефти.

Список литературы:

1. Дунюшкин И. И. Сбор и подготовка скважинной продукции нефтяных месторождений: учеб. пособие. - М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУНГ им. И. М. Губкина, 2006.
2. Ишмурзин А. А., Хромов Р. А. Процессы и оборудование системы сбора нефти, газа и воды: учеб. пособие. – Уфа: УГНТУ, 2003.
3. Хасанов И.Ю., Жирнов Б.С., Ильясов У.Р., Рогозин В.И. Технология рациональной утилизации нефтяного газа концевых ступеней сепарации нефти // Экспозиция Нефть Газ. 2015. № 2. С. 59-61.
4. Хасанов И.Ю., Рогозин В.И., Иванов Д.В. Совершенствование технологии и оборудования подготовки нефти на удаленных объектах нефтедобычи // Экспозиция Нефть Газ. 2018. №4 (64). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovershenstvovanie-tehnologii-i-oborudovaniya-podgotovki-nefti-na-udalennyh-obektah-neftedobychi (дата обращения: 12.01.2021).