В каждой ступени сепарации за счет снижения давления, количество нефти уменьшается и соответственно увеличивается количество газа. На работу любого нефтегазового сепаратора значительное влияние оказывают следующие факторы:

1. Физико-химические свойства нефти. В вязких с большой плотностью нефтях, пузырьки газа отделяются от жидкости и поднимаются медленно. Это значит, что пропускная способность сепаратора будет очень низкой, т.е. сепаратор будет работать с большим уносом пузырьков газа.
2. Производительность сепаратора или скорость подъема уровня нефти в сепараторе. Чем больше производительность подключенных к сепаратору скважин, тем больше скорость подъема уровня нефти в сепараторе. Это значит, что газовые пузырьки с меньшей относительной скоростью будут всплывать в нефти, и сепарация нефти от газа, как и в первом случае, будет плохой. То же происходит и с малыми капельками нефти, находящимися в газовой фазе: они не успевают осесть на уровень нефти и будут уноситься потоком этого газа за пределы сепаратора.
3. Давление в сепараторе и температура нефти. Чем выше давление в сепараторе, тем больше плотность газа, а значит, меньше скорость всплытия пузырьков газа в нефти и падения капелек нефти в потоке газа. Увеличение температуры нефти снижает ее вязкость и скорость подъема пузырьков газа увеличивается, а с увеличением температуры газовой фазы вязкость ее также увеличивается, а это значит, что скорость оседания капелек нефти в газе будет уменьшаться.
4. Способность нефти образовывать пену и ее стойкость к разрушению. Пены разрушаются в сепараторах в основном механическим способом и реже физико-химическим.
5. Конструктивные элементы внутреннего устройства сепараторов.
6. Обводненность нефти. Наличие в нефти воды и возможность получения стойких вязких эмульсий.

Работа сепаратора любого типа характеризуется двумя основными показателями:

1. Количеством капельной жидкости уносимой потоком газа из каплеуловительной секции.
2. Количеством пузырьков газа, уносимых потоком нефти из секции сбора нефти.

Чем меньше эти показатели, тем лучше работает сепаратор. Эффективность сепаратора характеризует степень усадки в нем нефти за счет разгазирования и соответствующее увеличение в нем газа.

 

ЗАДАНИЕ

Найти скорость осаждения капель нефти в газовой среде и определить пропускную способность вертикального гравитационного сепаратора по газу и жидкости. Исходные данные приведены в таблице 1.

 

 

 

Методика расчета

 

1. Определяем плотность газа в условиях сепаратора по формуле:

,  кг/м³

где r_о – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Р и Р_о – соответственно давление в сепараторе и атмосферное давление, МПа, Р_о=0,1 МПа;

Т и Т_о – соответственно температура в сепараторе и абсолютная нормальная температура, ºК, Т_о=273 ºК);

Z – коэффициент сжимаемости.

 

2. Определяем скорость осаждения капельки жидкости по формуле:

, м/с

где U_ч – скорость осаждения частицы, м/с;

d_н – расчетный диаметр капельки нефти, м;

r_н и r_г – соответственно плотность нефти и газа в условиях сепаратора, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

m_г – динамическая вязкость газа в условиях сепаратора, Па^.с

 

3. Определяем скорость подъема газа по формуле:

,  м/с

 

4. Определяем суточную производительность сепаратора по газу по формуле:

, м³/сут

где D – диаметр сепаратора, м

 

5. Определяем скорость подъема уровня нефти в сепараторе:

, м/с

 

6. Определяем диаметр пузырьков газа по формуле:

, м

где m_н – динамическая вязкость нефти, Па^.с

 

 

7. Определить суточную производительность сепаратора по жидкости:

, м³/сут

 

ПРИ ОФОРМЛЕНИИ РАБОТЫ НЕОБХОДИМО ОТВЕТИТЬ ПИСЬМЕННО НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

Контрольные вопросы:

1. Какие основные факторы влияют на работу нефтегазового сепаратора?
2. По каким причинам происходит выпадение капелек нефти из газа в гравитационном сепараторе?
3. Какие основные показатели характеризуют эффективность работы сепаратора?
4. Какие силы действуют на стенки и днище сепаратора?

 

Таблица 1

Варианты/ параметры	1/11	2/12	3/13	4/14	5/15	6/16	7/17	8/18	9/19	10/20
Давление в сепараторе Р, МПа	1,6	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	1,7	1,9	2,1
Температура в сепараторе Т, оК	285	290	295	300	305	310	315	287	292	297
Диаметр сепаратора D, м	0,8	0,9	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	0,9	1
Плотность нефти в условиях сепаратора rн, кг/м3	800	820	840	860	880	810	815	825	830	835
Плотность газа в условиях сепаратора rо, кг/м3	1	1,1	1,15	1,2	1,25	1,12	1,14	1,16	1,18	1,21
Вязкость газа в условиях сепаратора mг, мПа.с	0,01	0,011	0,012	0,013	0,014	0,015	0,016	0,017	0,01	0,011
Вязкость нефти в условиях сепаратора mн, мПа.с	3,7	3,16	4,69	4,87	6,13	4,97	4,58	3,85	7,92	8,14
Расчетный диаметр капельки нефти dн, мкм	24	26	28	30	32	34	36	25	27	29
Коэффициент сжимаемости газа Z	0,95	0,96	0,96	0,98	0,99	1	0,98	0,99	0,96	0,97
Расход нефти Qн, т/сут	180	200	200	210	220	230	240	250	175	188