Процессы и аппараты для подготовки нефти газа и

Процессы и аппараты для подготовки нефти, газа и газового конденсата на промыслах

Задача промысловой подготовки нефти и газа – отделение от нефти основной части попутного газа, пластовой воды, солей, механических примесей, и доведение сырья, до качества соответствующего ГОСТ. Технологический процесс сбора и обработки нефти и газа заключается в поэтапном изменении состояния продукции нефтяной скважины и состоит из нескольких этапов: 1. Сбор нефти и газа; 2. Доведения нефти и газа до нормированных свойств.

Требования к качеству нефтей по ГОСТ Р 51858 -2002. НЕФТЬ. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. По степени подготовки нефть разделяют на группы: Группа нефти Показатель I II III 1. Максимальное содержание воды, % 0, 5 1, 0 2. Максимальное содержание хлористых солей, мг/л 100 300 900 0, 05 66, 67 3. Максимальное примесей, % содержание механических 4. Максимальное давление насыщенных паров при температуре 37, 8 °С, к. Па

Требования к качеству газа ОСТ 51. 40 -93. ГАЗЫ ГОРЮЧИЕ ПРИРОДНЫЕ, ПОСТАВЛЯЕМЫЕ И ТРАНСПОРТИРУЕМЫЕ ПО МАГИСТРАЛЬНЫМ ГАЗОПРОВОДАМ Норма для климата Параметр умеренного холодного с 01. 05 по 30. 09 с 01. 10 по 30. 04 1. Точка росы по влаге, не выше, о. С -3 -5 -10 -20 2. Точка росы по углеводородам, не выше, о. С 0 0 -5 -10 3. Масса сероводорода (г/м 3) не более 0, 007 4. Масса меркаптановой серы ( г/м 3), не более 0, 016 5. Объемная доля кислорода (%), не более 0, 5 1, 0 6. Теплота сгорания низшая МДж/м 3 при 20 °С и 101, 25 к. Па, не менее 32, 5 7. Температура газа, о. С Температура газа в самом газопроводе устанавливается проектом 8. Масса механических примесей и труднолетучих жидкостей Условия оговариваются в соглашениях на поставку газа с ПХГ, ГПЗ и промыслов

ТРЕБОВАНИЯ К УГЛЕВОДОРОДНОМУ СЫРЬЮ ПРИ ЕГО ПОДГОТОВКЕ НА МОРСКОМ ПРОМЫСЛЕ ГАЗ В ПОДВОДНЫЙ ТРУБОПРОВОД: - Давление и температура - Точка росы по воде и углеводородам - Содержание примесей (Н 2 S, CO 2) ГАЗ НА СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ ПЛАТФОРМЫ: В соответствии с требованиями энергетического оборудования или с требованиями к газу для газлифта НЕФТЬ. ОТГРУЗКА НА ТАНКЕР: Давление насыщенных паров – до 80 к. Па; Содержание воды и солей – 0, 5% НЕФТЬ. ОТГРУЗКА В ПОДВОДНЫЙ ТРУБОПРОВОД: Давление насыщенных паров – 500 – 830 к. Па; Содержание воды и солей – до 5% ПЛАСТОВАЯ ВОДА Содержание нефти в воде – 5 мг/м 3 воды

НЕФТЬ Нефть — природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. • С точки зрения органической химии нефть – это смесь низко- и высокомолекулярных соединений, относящихся к различным гомологическим рядам. • В физической химии нефти можно определить как многокомпонентную смесь сложного состава, способную в широком интервале значений термобарических параметров изменять агрегатное состояние и, соответственно, объемные свойства. До сих пор нефтяные системы рассматриваются как молекулярные растворы, а технологические расчеты производятся на основе физических законов, описывающих молекулярные растворы: законы Рауля-Дальтона, Генри, Амага, Дарси и др. • С позиций коллоидной химии нефть – это сложная многокомпонентная смесь, которая в зависимости от внешних условий проявляет свойства молекулярного раствора или дисперсной системы.

СОСТАВ НЕФТИ металлоорганические

Промысловая подготовка нефти Целью промысловой подготовки нефти является ее дегазация, обезвоживание, обессоливание Из нефтяных скважин в общем случае извлекается сложная смесь, состоящая из нефти, попутного нефтяного газа, воды и мехпримесей (песка, окалины и проч. ). В таком виде транспортировать продукцию нефтяных скважин по магистральным нефтепроводам нельзя потому, что: • вода — это балласт, перекачка которого не приносит прибыли. • при совместном течении нефти, газа и воды имеют место значительно большие потери давления на преодоление сил трения, чем при перекачке одной нефти. • велико сопротивление, создаваемое газовыми шапками, защемленными в вершинах профиля и скоплений воды и пониженных точках трассы. • минерализованная пластовая вода вызывает ускоренную коррозию трубопроводов и резервуаров, а частицы мехпримесей — абразивный износ оборудования.

Сепарация • Сепарацией газа от нефти называют процесс отделения жидкой фазы (нефти) от газообразной фазы. • Сепарация происходит при снижении давления и повышении температуры, а также вследствие молекулярной диффузии углеводородных и других компонентов, содержащихся в нефти, в пространство с их меньшей концентрацией, находящееся над нефтью. Отделение нефти от газа и воды в различных сепараторах производится с целью: • получения нефтяного газа, который используется как химическое сырье или как топливо; • уменьшения перемешивания нефтегазового потока и снижения за счет этого гидравлических сопротивлений; • уменьшения пенообразования (оно усиливается выделяющимися пузырьками газа); • уменьшения пульсаций давления в трубопроводах при дальнейшем транспорте нефти от сепараторов первой ступени до установки подготовки нефти (УПН).

Трехфазная сепарация В процессе трёхфазной сепарации одновременно должны осуществляться четыре процесса: • пузырьки газа поднимаются в слое воды и нефти, • капли воды осаждаются в слое нефти, • капли нефти поднимаются в слое воды, • в дисперсной зоне происходит коалесценция капель дисперсной фазы с соответствующей непрерывной зоной. Слой нефтяной эмульсии Модель сепарации в системе нефть/газ/вода

Нефтяные эмульсии При извлечении из пласта, движении по насосно-компрессорным трубам в стволе скважины, а также по промысловым трубопроводам смеси нефти и воды, образуется водонефтяная эмульсия — механическая смесь нерастворимых друг в друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии жидкостей. Основная типы нефтяных эмульсий — эмульсии прямые, когда нефть диспергирована в воде (типа "масло в воде"), и обратные, когда вода диспергирована в нефти ("вода в масле"). Образование нефтяных эмульсий приводит к потерям нефти при её добыче, транспортировании и подготовке к переработке. Разрушение эмульсий (деэмульсация) является одним из важнейших процессов промысловой подготовки нефти. Эмульсия – это дисперсная система, состоящая по меньшей мере из двух взаимно мало или нерастворимых жидкостей, одна из которых диспергирована в виде мелких капель (глобул) и называется дисперсной фазой, а другая – дисперсионной средой (жидкость, в которой глобулы распределены)

Нефтяные эмульсии: способы разрушения Процесс разрушения нефтяных эмульсий можно разбить на 3 элементарные стадии: • Столкновение взвешенных водяных капелек. • Слияние их в более крупные. • Осаждение укрупнившихся капель. Чтобы обеспечить возможно большее число столкновений водяных капелек, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в специальных смесителях, при помощи ультразвука, электрического поля, подогрева и т. п. Все существующие способы по типу энергии, прилагаемой для разрушения нефтяных эмульсий, можно разделить на следующие группы: • 1. Механические — фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком. • 2. Термические — подогрев и отстаивание при атмосферном давлении и под избыточным давлением, промывка горячей водой. • 3. Физико-химическue — обработка эмульсии различными (чаще всего поверхностно-активными) реагентами - деэмульгаторами. • 4. Электрические — обработка эмульсии в постоянном или переменном электрическом поле.

НЕФТЯНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ

Обобщенная схема сбора, транспорта и подготовки нефти на промысле

Видео Подготовка нефти на промысле

Основные аппараты для подготовки нефти на промыслах

Сепараторы условно можно подразделить на следующие категории: • по назначению: замерные и сепарирующие; • по геометрической форме: цилиндрические, сферические; • по положению в пространстве: вертикальные, горизонтальные и наклонные; • по характеру основных действующих сил: гравитационные, инерционные, центробежные, ультразвуковые и т. д. • по технологическому назначению : - двухфазные - применяются для разделения продукции скважин на жидкую и газовую фазу; - трехфазные - служат для разделения потока на нефть, газ и воду; - сепараторы первой ступени сепарации – рассчитаны на максимальное содержание газа в потоке и давление I ступени сепарации; - концевые сепараторы - применяются для окончательного отделения нефти от газа при минимальном давлении перед подачей товарной продукции в резервуары; • по рабочему давлению: ü высокого давления 6 МПа; ü среднего давления 2, 5 – 4 МПа; ü низкого давления до 0, 6 МПа; ü вакуумные (давление ниже атмосферного).

Виды сепараторов: цилиндрические

Виды сепараторов: сферические

Устройство трехфазного сепаратора Общим в конструкции сепараторов любого типа является наличие в них четырех секций: • I - Основная сепарационная секция - служит для интенсивного • • • выделения газа из нефти. На работу сепарационной секции большое влияние оказывают степень снижения давления, температура в сепараторе, физико - химические свойства нефти, особенно ее вязкость, конструкция устройства ввода продукции в сепаратор - радиальное или тангенциальное, а также использование различных насадок - проволочной сетки, диспергаторов. II - Осадительная секция, в которой происходит дополнительное выделение пузырьков газа, увлеченных нефтью из сепарационной секции. III - Секция сбора нефти находится в самом низу сепаратора, служит для сбора нефти и дальнейшего вывода ее из сепаратора. IV - Каплеуловительная секция расположена в верхней части сепаратора и служит для улавливания капелек жидкости, уносимых потоком газа.

Устройство трехфазного сепаратора

Устройство трехфазного сепаратора • I – Основная сепарационная секция • II - Осадительная секция • III - Секция сбора нефти • IV - Каплеуловительная секция

Устройство трехфазного сепаратора Применение внутренних устройств способствует уменьшению габаритов сепаратора Циклонное входное устройство Коалесцер Система впрыска воды для размыва и удаления песка

Устройство сепаратора: внутрикорпусные элементы Устройство хаф-пайп (пол-трубы)

Трехфазный сепаратор видео

Сепараторы для плавучих платформ Эксплуатационный сепаратор высокого давления Диаметр 4, 3 м Длина – 42, 7 м

Электростатический дегидратор При попадании нефтяной эмульсии в электрическое поле, частицы воды, заряженные отрицательно, перемещаются внутри капли, придавая ей грушевидную форму, острый конец которой обращен к положительно заряженному электроду. Под воздействием сил притяжения отдельные капли, стремящиеся к положительному электроду, сталкиваются друг с другом, и происходит пробой оболочки капель. В результате мелкие капли воды сливаются и укрупняются, что способствует их осаждению в электродегидраторе. При высокой концентрации соли, в нефть добавляют пресную воду и промывают несколько раз в электродегидраторе. Кроме электрообработки нефтяной эмульсии, осуществляется и отстой (осаждение) деэмульгированной нефти, поскольку электродегидратор является одновременно отстойником.

Газ природный и попутный Природный газ представляет собой естественную смесь газообразных углеводородов, в составе которой преобладает метан (80 -97%). Образуется в недрах земли при медленном анаэробном (без доступа воздуха) разложении органических веществ. Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. Природный газ существует также в виде естественных газогидратов в океанах и зонах вечной мерзлоты материков. Газы чисто газовых месторождений называют природными газами. Газы газонефтяных месторождений — попутным газом. В состав природных газов входят метан и его гомологи. При содержании гомологов метана менее 15 об. % газы называются сухими, более 15 об. % — жирными. Природные газы состоят преимущественно из предельных углеводородов, но в них встречаются также сероводород, азот, углекислота, водяные пары. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, состоят в основном из метана. Попутный нефтяной газ (ПНГ) — смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти; они выделяются в процессе добычи, промысловой подготовки и перегонки.

Газ природный и попутный: компонентный состав В таблице приведены примеры компонентного состава газа по разным типам месторождений и ступеням сепарации. В отличие от природного газа, компонентный состав попутного нефтяного газа (ПНГ) может сильно различаться в зависимости от месторождения. Более того, даже на одном и том же нефтяном месторождении в разные периоды времени компонентный состав ПНГ будет разный.

Промысловая подготовка газа Задачами промысловой подготовки газа являются его очистка от мехпримесей, тяжелых углеводородов, паров воды, сероводорода и углекислого газа. Природный газ, поступающий из скважин, содержит в виде примесей твердые частицы (песок, окалина), конденсат тяжелых углеводородов, пары воды, а в ряде случаев сероводород и углекислый газ. • Присутствие в газе твердых частиц приводит к абразивному износу труб, арматуры и деталей компрессорного оборудования, засорению контрольно -измерительных приборов. • Конденсат тяжелых углеводородов оседает в пониженных точках газопроводов, уменьшая их проходное сечение. • Наличие водяных паров в газе приводит к коррозии трубопроводов и оборудования, а также к образованию в трубопроводах гидратов — снегоподобного вещества, способного полностью перекрыть сечение труб. • Сероводород является вредной примесью. При его содержании большем, чем 0. 01 мг в 1 л воздуха рабочей зоны, он ядовит. А в присутствии влаги сероводород способен образовывать растворы сернистой и серной кислот, резко увеличивающих скорость коррозии труб, арматуры и оборудования. • Углекислый газ вреден тем, что снижает теплоту сгорания газа, а также приводит к коррозии оборудования.

Промысловая подготовка газа

Промысловая подготовка газа

Очистка газа от жидкости Сепаратор - каплеотбойник служит для очистки газа от жидкости, в том числе для извлечения и сбора капель широких фракций легких углеводородов газовых потоков на последней ступени очистки. Горизонтальные сепараторы-каплеотбойники используются тогда, когда входной поток содержит много жидкости. Удаляют капли жидкости 5 -20 мкм.

Промысловая подготовка газа: очистка от мехпримесей Для очистки природного газа от механических примесей используются аппараты 2 -х типов: • работающие по принципу «сухого» отделения: насадочные фильтры и циклонные пылеуловители; • работающие по принципу «мокрого» улавливания пыли, песка и других твёрдых частиц: мокрые пылеуловители (скрубберы) и масляные пылеуловители;

Фильтр-сепаратор Фильтры-сепараторы типа ФСГ предназначены для тонкой очистки сжиженных и сжатых топливных газов (метан, пропан-бутан), а также сжатого воздуха и других технологических газов (кислород, водород, углекислый газ и др. ) от твердотельных механических загрязнений, воды и масла, а также смолистоасвальтеновых веществ.

Фильтр-сепаратор Внутренние устройства фильтров/сепараторов - сита (диски, корзины, цилиндры, . . . ) - картриджи (сетчатые, спиральные, тканые, не тканые, гофрированные, разрезные трубки, агломерированные, мешочные, . . . ) - коалесцеры, отбойники (сетчатые насадки, пакетная система лопастей), мультициклоны, адсорбенты, . . . Фильтр сито-корзинка Удаляет твердые частицы Фильтр подачи нефти. Удаляет твердые частицы

Скрубберы Скруббер (мокрый пылеуловитель) – это аппарат для очистки газов от различных примесей путем промывки их жидкостями. ЦИКЛОННЫЙ СКРУББЕР Этот основной скруббер, имеет возможность работать при высоких содержании пыли в газе, без ущерба для эффективности работы, которая составляет 99% для частиц размером около 5 микрон. Принцип работы Очищающая жидкость распыляется и направляется вниз по круговому устройству, создавая «завесу» . Запыленный газ поступает в скруббер тангенциально и сталкивается с водяными «завесами» , в которых образуются агломераты твердых частиц вследствие смачивания их водой.

Скрубберы Орошаемая противопоточная насадочная башня (набивная колонна) Набивные колонны широко применяются в области очистки промышленных газов. Принцип работы Загрязненный газ входит в нижнюю часть башни. Очищенный газ выходит через верхнюю часть, куда при помощи одного или нескольких разбрызгивателей вводят чистый поглотитель, при этом из нижней части отбирают отработанный раствор. Жидкость, покидающую абсорбер, подвергают регенерации, десорбируя загрязняющее вещество, и возвращают в процесс или выводят в качестве отхода (побочного продукта). Химически инертная насадка, заполняющая внутреннюю полость колонны, предназначена для увеличения поверхности жидкости, растекающейся по ней в виде пленки. В качестве насадки используют тела разной геометрической формы.

Скруббер

Пылеуловитель масляный Пылеуловитель – цилиндрический сосуд высокого давления, внутренняя полость разделена на 3 секции: нижнюю промывочную А, в которой все время поддерживается установленный уровень масла; среднюю осадительную Б, где газ освобождается от взвешенных частиц масла; верхнюю отбойную В, в которой происходит окончательная очистка газа от уносимых частиц масла. Нижняя секция снабжена контактными трубками, которые имеют внизу продольные прорези-щели для создания завихрения потока. В верхней отбойной секции имеется скрубберная насадка 8 состоящая из швеллерных или жалюзийных секций с волнообразными профилями. Поступающий в пылеуловитель через патрубок 10 газ ударяется о козырек 9 и соприкасается с поверхностью масла, после чего с большой скоростью устремляется по контактным трубам 4, захватывая с собой частицы масла. В осадительной камере Б (от перегородки 5 до перегородки 6) скорость потока газа резко снижается, в результате чего происходит осаждение механических частиц и частиц жидкости. Осаждённые частицы по дренажным трубкам 11 стекают в секцию аппарата А. После осадительной камеры Б газ, освобождённый от более крупных частиц, поступает в отбойную секцию 8, где происходит окончательная его очистка. Осевший на отбойной секции 8 шлам стекает по дренажным трубкам 11 в нижнюю камеру. Очищенный газ через выхлопной патрубок 7 поступает на редукцирование. Загрязнённое масло удаляется продувкой через трубу 1 в отстойник масла. Полная очистка происходит через люк 12. Чистое масло подаётся через трубу 2. Для нормальной работы пылеуловителя уровень масла должен поддерживаться на 25 -50 мм ниже концов контактных трубок.

Осушка газа Влажный газ — смесь сухого газа и водяного пара. Гидраты - кристаллические вещества, образованные ассоциированными молекулами углеводородов и воды; они имеют кристаллическую структуру. Гидраты природных газов внешне похожи на мокрый спрессованный снег, переходящий в лед. Скапливаясь в газопроводах, они могут вызвать частичную или полную их закупорку и тем самым нарушить нормальный режим работы магистрали. При больших объемах транспортируемого газа его осушка является наиболее эффективным и экономичным способом предупреждения образования гидратов в магистральном газопроводе. Существующие способы осушки промысловой подготовке газа к транспорту подразделяются на две основные группы: абсорбция (осушка жидкими поглотителями) и адсорбция (осушка твердыми поглотителями). В результате осушки газа точка росы паров воды должна быть снижена ниже минимальной температуры при транспортировании газа.

Абсорбция и адсорбция Сорбция (от лат. sorbeo — поглощаю) — поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды. Абсорбция — физический или химический процесс, при котором происходит поглощение сорбата всем объемом сорбента. Адсорбция — увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности раздела двух фаз, (твердая фаза - жидкость, конденсированная фаза - газ) вследствие нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия на разделе фаз. Другими словами накопление чего либо на поверхности сорбента. Если совсем просто то, абсорбция — впитывание по всему объему т. е. внутрь, самый простой пример - растворение газа в воде; адсорбция — по поверхности т. е. на наружный слой, к примеру, распределение вещества по поверхности активированного угля.

Осушка газа: абсорбция Осушка газа жидкими поглотителями получила наибольшее применение в газовой промышленности. Жидкие сорбенты, применяемые для осушки природных и нефтяных газов, должны иметь высокую растворимость в воде, низкую стоимость, хорошую антикоррозионность, стабильность по отношению к газовым компонентам и при регенерации- простоту регенерации, малую вязкость и т. д. Большинству этих требований наилучшим образом отвечают диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ) и в меньшей степени моноэтиленгликоль (МЭГ). ГЛИКОЛИ — класс органических соединений, содержащих в молекуле две гидроксильные группы (-ОН). Простейшими гликолями являются: моноэтиленгликоль НО-СН 2 -ОН (МЭГ); диэтиленгликоль НО-СН 2 -СН 2 -ОН (ДЭГ); триэтиленгликоль НО-СН 2 -СН 2 -О-СН 2 -ОН (ТЭГ) Преимущества осушки с использованием жидких сорбентов: • относительно небольшие капиталовложения и эксплуатационные расходы; • малые перепады давления в системе осушки; • возможность осушать газ, содержащий вещество, которое отравляет твердые поглотители; • непрерывность процесса. Недостатки: • меньшее снижение точки росы (по сравнению с твердыми поглотителями); • вспенивание гликолей при наличии в газе легких углеводородов.

Осушка газа: абсорбция

Абсорбер Процесс абсорбционной осушки газа основан на избирательном поглощении влаги раствором гликоля в аппаратах колонного типа. Газ и жидкость последовательно соприкасаются на элементах насадки аппарата. Поверхность соприкосновения фаз развивается потоком газа, распределяющимся в жидкости в виде пузырьков и струек. Среды движутся по аппарату по принципу противопотока: сверху вниз движется гликоль, а снизу вверх — осушаемый газ. В результате контакта фаз происходит массообмен: пары воды из газа переходят в раствор гликоля. Степень осушки газа на абсорбционных установках определяется главным образом концентрацией подаваемого в абсорбер раствора гликоля, а концентрация раствора, в свою очередь, зависит от используемого на установке метода регенерации отработанного абсорбента.

Осушка газа: абсорбция

Модули осушки газа абсорбцией гликолем Модуль осушки попутного газа гликолем компании DRIZO для EHRA FPSO Модуль осушки попутного газа компании PIETRO FIORENTINI Модуль регенерации гликоля (ТЭГ) компании PIETRO FIORENTINI

Осушка газа: адсорбция Преимущества метода: низкая точка росы осушенного газа (до -65°С), простота регенерации поглотителя, компактность, несложность и низкая стоимость установки. Для осушки природных газов в промышленных установках применяют следующие адсорбенты: • силикагели, • оксид алюминия, • цеолиты (молекулярные сита). Эти адсорбенты в зависимости от наличия в них пор преобладающего размера подразделяются на микропористые, макропористые и переходнопористые. Самые маленькие микропоры и имеют размеры эффективных радиусов до 1, 5 нм; самые большие макропоры имеют эффективные радиусы от 100 до 200 нм и переходные поры, по которым адсорбтив поступает к микропорам, имеют эффективные радиусы от 1, 5 до 100 нм. Таким образом, силикагели причисляют к переходнопористым, а цеолиты к микропористым сорбентам. Адсорбционная осушка газа является одной из наиболее эффективных и глубоко осушает газ до точки росы -70 0 С

Осушка газа: адсорбция Адсорбенты, применяемые для осушки и очистки природного газа должны обладать следующими свойствами: 1. Достаточной поглотительной способностью, зависящей от величины поверхности и объема пор; 2. Глубиной поглощения влаги, зависящей от размера пор; 3. Полнотой и простотой регенерации; 4. Механической прочностью - не разрушаться под действием массы слоя; 5. Прочностью от истираемости - не измельчаться от движения газа в слое адсорбента; 6. Стабильностью упомянутых показателей при многоцикловой работе.

Осушка газа: адсорбер

Осушка газа: адсорбция Установки адсорбционной осушки имеют 2 -4 адсорбера. Полный цикл процесса осушки твердыми поглотителями состоит из трех последовательных стадий: адсорбции продолжительностью 12 -20 ч; регенерации адсорбента в течение 4 -6 ч и охлаждения адсорбента в течение 1 -2 ч.

Модули осушки газа абсорбцией на цеолитах

Низкотемпературная сепарация газа — процесс промысловой обработки природного газа с целью извлечения из него газового конденсата и удаления влаги. Технология процесса заключается в ступенчатой сепарации газожидкостной смеси с применением низких температур на последней ступени сепарации и рекуперацией холода, получаемого за счет энергии пласта или холодильного цикла. Она пригодна для любой климатической зоны, допускает наличие неуглеводородных компонентов в газе, позволяет обеспечить точку росы газа по воде и углеводородам в соответствии с требованиями ОСТа и уровень извлечения конденсата (С 5 Н 12+высш. ) до 97% (точка росы по углеводородам соответствует температуре сепарации). Дроссельная (редукционная) арматура — элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе за счёт увеличения гидравлического сопротивления в проточной части

Дроссельный эффект Если в трубопроводе на пути движения газа или пара встречается местное сужение проходного сечения, то вследствие сопротивлений, возникающих при таком сужении, давление р2 за местом сужения всегда меньше давления р1 перед ним. Это явление, при котором пар или газ переходит с высокого давления на низкое без совершения внешней работы и без подвода или отвода теплоты, называется адиабатным дросселированием, (также редуцированием, или торможением). Снижение давления является следствием потерь на трение и вихреобразование, вызванное разностью давлений у стенок диафрагмы и в потоке. После дросселирования удельный объем и скорость газа возрастают (v 2 > v 1 и w 2 > w 1), а температура газа в зависимости от его природы и параметров состояния перед дросселированием может как увеличиваться, так и уменьшаться, или оставаться неизменной.

Дроссельный эффект Изменение температуры после дросселирования газа и пара, открытое Джоулем и Томсоном в 1852 г. , называется дроссель-эффектом Джоуля—Томсона. Опытами было установлено, что в результате дросселирования изменяется температура рабочего тела. Изменение температуры при дросселировании связано с тем, что в каждом реальном газе действуют силы притяжения и отталкивания между молекулами. При дросселировании происходит расширение газа, сопровождающееся увеличением расстояния между молекулами. Все это приводит к уменьшению внутренней энергии рабочего тела, связанному с затратой работы, что, в свою очередь, приводит к изменению температуры. Температура идеального газа в результате дросселирования не изменяется, и эффект Джоуля-Томсона в данном случае равен нулю. Таким образом, изменение температуры реального газа при дросселировании определяется величиной отклонения свойств реального газа от идеального, что связано с действием межмолекулярных сил. Дроссельный эффект может быть положительным, отрицательным или равным нулю. Положительный дроссель-эффект имеет место в случае, когда при дросселировании температура газа понижается. Отрицательный – когда повышается.

Дроссельный клапан 1 - втулка 2 - гильза 3 - подпятник 4 - плунжер 5 - пакет уплотнений 6, 7 –болты 8 - рукоятка 9 - винт 10 - стакан 11 - масленка 12 - шток 13 - корпус штока 14 - гайка 15 - втулка 16 - корпус

Регулирование точки росы при помощи клапана Джоуля-Томпсона НД - низкое давление ВД - высокое давление

Регулирование точки росы по воде и углеводородам методом низкотемпературной конденсации

ТЕПЛООБМЕННИКИ v ТЕПЛООБМЕН - самопроизвольный необратимый перенос теплоты (точнее, энергии в форме теплоты) между телами или участками внутри тела с различной температурой. v В соответствии со вторым началом термодинамики теплота переносится в направлении меньшего значения температуры. v Теплообмен происходит в процессах: ü нагревания, ü охлаждения, ü конденсации, ü кипения, ü выпаривания, ü кристаллизации, ü плавления и оказывает значительное влияние на массообменные и химические процессы (абсорбция, дистилляция, ректификация, сушка и др. ). v Движущиеся среды, участвующие в теплообмене и интенсифицирующие его, называют теплоносителями ( жидкости, газы и пары, реже -сыпучие материалы).

Классификация теплообменников

Теплообменники «труба-в-трубе» Чаще всего такой теплообменник состоит из нескольких звеньев, расположенных друг над другом и соединенных между собой. Каждое звено такого теплообменника представляет собой конструкцию из вставленных друг в друга труб, между которыми и происходит теплообмен. Наружная труба имеет больший диаметр и соединена с наружными трубами других звеньев, проложенные внутри нее трубы меньшего диаметра также последовательно соединяются между собой.

Теплообменники кожухотрубные Кожухотрубный теплообменник – это специальное устройство, которое состоит из пучка трубок, помещенных в цилиндрический корпус (кожух) таким образом, чтобы внутренняя камера кожуха при этом играла роль межтрубного пространства. К корпусу теплообменника приварены концевые трубные доски, в которых и завальцованы теплообменные трубы. Для гарантии герметичности соединений кромки трубок могут дополнительно обвариваться. К трубным доскам прикреплены камеры с патрубками, которые отвечают за отвод текущей внутри контура теплообменника среды. Для обеспечения поперечного тока жидкости и поддержки трубок имеются промежуточные трубные решетки.

Теплообменники пластинчатые При стягивании пакета пластин образуется ряд каналов, по которым протекают жидкости участвующие в процессе теплообмена. Все пластины пластинчатого теплообменника в пакете одинаковы, только развернуты одна относительно другой на 180 градусов. Такая установка пластин в пластинчатом теплообменнике обеспечивает чередование горячих и холодных каналов. В процессе теплообмена жидкости движутся, чаще всего, навстречу другу (в противотоке), и горячая жидкость передает тепло через стенку пластины. В местах их возможного перетекания находится двойное резиновое уплотнение, что исключает смешение жидкостей.

Теплообменники регенеративные Регенеративным теплообменным аппаратом называют устройство, в котором передача теплоты от одного, теплоносителя к другому происходит с помощью теплоаккумулирующей массы, называемой насадкой. Насадка периодически омывается потоками горячего и холодного теплоносителей. В течение первого периода (периода нагревания насадки) через аппарат пропускают горячий теплоноситель, при этом отдаваемая им теплота расходуется на нагревание насадки. В течение второго периода (периода охлаждения насадки) через аппарат пропускают холодный теплоноситель, который нагревается за счет теплоты, аккумулированной насадкой. Периоды нагревания и охлаждения насадки продолжаются от нескольких минут до нескольких часов. Для осуществления непрерывного процесса теплопередачи от одного теплоносителя к другому необходимы два регенератора: в то время как водном из них происходит охлаждение горячего теплоносителя, в другом нагревается холодный теплоноситель. Затем аппараты переключаются, после чего в каждом из них процесс теплопередачи протекает в обратном направлении.

Теплообменники смесительные Подвод пара осуществляется по паропроводу с регулирующей задвижкой. Паропровод подсоединен к корпусу пароутилизатора, в котором находится сужающееся сопло с камерой смешения. Пароутилизатор устанавливается внутри накопительного бака на определенной отметке относительно уровня воды. Пар из паропровода через сопло поступает в камеру смешения. Туда же через кольцевой зазор между конфузором камеры смешения и стенками сопла, за счет разряжения создаваемого струёй пара, эжектируется поток воды. Далее в камере смешения пароутилизатора происходит перемешивание потока, дальнейшая конденсация пара, преобразование гетерогенной системы в гомогенную, выравнивание поля температур, т. е. нагрев воды.

НАСОСЫ

Классификация насосов Гидравлическими насосами называются машины для создания потока жидкой среды. По принципу действия насосы могут быть разделены на две основные группы:

Динамические насосы: лопастные - Внутри корпуса насоса на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно, как правило, состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти. Они отогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Динамические насосы: лопастные - Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью из всасывающего трубопровода, то придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии в радиальном направлении. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. А если повышается давление, то жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод. Вследствие этого внутри корпуса насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод.

Центробежный насос фильм

Динамические насосы: лопастные - Работа осевых насосов основана на силовом взаимодействии лопасти с обтекающим ее потоком. В осевых насосах поток жидкости параллелен оси вращения лопастного колеса. Осевой насос состоит из корпуса и свободно вращающегося в нем лопастного колеса. При вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным колесом. Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая ее давление и скорость, то есть механическую энергию. Удельное приращение энергии потока жидкости в лопастном колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, то есть от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи насоса.

Динамические насосы: По устройству сходны с центробежными насосами. Корпус насоса герметичен, внутри имеется вращающаяся ось с жестко укрепленным на ней колесом. Данное колесо имеет чаще расположенные перпендикулярно к оси вращения лопатки, которые и передают механическую энергию жидкости. Иногда колесо закрывает лопатки с торцов, и перекачиваемая среда попадает в подобие ячеек, в которых и перемещается к выходному патрубку насоса. По данному принципу вихревые насосы отечественных производителей классифицируют как насосы с открытым и закрытым рабочим колесом. Ячеек, или лопаток, на рабочем колесе размещают до пятидесяти; само колеса выполняют с торцевыми отверстиями, чтобы уменьшить его массу и, следовательно, влияние радиальных сил.

Динамические насосы: 1. Сопло элеватора; 2. Приемная камера; 3. Камера смешивания; 4. Диффузор; 5. Подмешиваемая жидкость. Струйный насос предназначен для перемещения (откачки) жидкостей или газов с помощью сжатого воздуха (или жидкости и пара), подающегося через эжектор. Конструкция насоса чрезвычайно проста и не имеет движущихся деталей. Насосы этого типа можно использовать в качестве вакуумный насосов или насосов для перекачивания жидкости (в том числе, содержащих включения) для работы насоса необходим подвод сжатого воздуха или пара. Струйные насосы, работающие от пара, называют пароструйными насосами, работающие от воды - водоструйными насосами. Насосы, отсасывающие вещество и создающие разряжение, называются эжекторами. Насосы нагнетающие вещество под давлением - инжекторами.

Газлифт (от газ и англ. lift — поднимать), устройство для подъёма капельной жидкости за счёт энергии, содержащейся в смешиваемом с ней сжатом природном газе или воздухе. Газлифт применяют главным образом для подъёма нефти из буровых скважин, используя при этом газ, выходящий из нефтеносных пластов. В газлифте сжатый газ от компрессора подаётся по трубопроводу, смешивается с жидкостью, образуя газожидкостную смесь, которая поднимается по трубе. Смешение газа с жидкостью происходит внизу трубы.

Объемные насосы: возвратно-поступательные Первый поршневой насос для тушения пожаров, изобретенный древнегреческим механиком Ктесибием, был описан еще в 1 веке до н. э. Эти насосы, по праву, можно считать самыми первыми насосами. До начала 18 века насосы этого типа использовались довольно редко, т. к. изготовленные из дерева они часто ломались. Развитие эти насосы получили после того, как их начали изготавливать из металла. С началом промышленной революции и появлением паровых машин, поршневые насосы стали использовать для откачки воды из шахт и рудников. В настоящее время, поршневые насосы используются в быту для подъема воды из скважин и колодцев, в промышленности - в дозировочных насосах и насосах высокого давления.

Объемные насосы: возвратно-поступательные Плунжер — вытеснитель цилиндрической формы, длина которого намного больше диаметра. В отличие от поршня уплотнитель располагается на цилиндре и при совершении плунжером возвратнопоступательного движения движется по поверхности плунжера. Плунжерные насосы способны работать при бо льших давлениях, чем поршневые насосы. Причиной этого является то, что у плунжеров высокая чистота обработки должна присутствовать со стороны внешней цилиндрической поверхности, а у поршневых насосов большее значение имеет более точная обработка внутренней поверхности цилиндра, что технологически осуществить сложнее. Точность обработки деталей современных плунжерных и роторно-плунжерных гидромашин столь высока, что зазор между внутренней и внешней цилиндрической поверхностью в плунжерных парах достигает 2 -3 мкм. Давления, которые способны выдерживать плунжерные пары, очень высоки. Так, например, в момент впрыска топлива в дизельных двигателях развиваемое давление в плунжерной паре может достигать 200 МПа.

Объемные насосы: возвратно-поступательные Существуют одно- и двухмембранные насосы. Двухмембраные, обычно выпускаются с приводом от сжатого воздуха. Насосы отличатся простотой конструкции, обладают самовсасыванием (до 9 метров), могут перекачивать химически агрессивные жидкости и жидкости с большим содержанием частиц. Принцип работы: Две мембраны, соединенные валом, перемещаются вперед и назад под воздействием попеременного нагнетания воздуха в камеры позади мембран с использованием автоматического воздушного клапана. Всасывание: Первая мембрана создает разрежение, когда она движется от стенки корпуса. Нагнетание: Вторая мембрана одновременно передает давление воздуха на жидкость, находящуюся в корпусе, проталкивая ее по направлению к выпускному отверстию. Во время каждого цикла давление воздуха на заднюю стенку выпускающей мембраны равно давлению, напору со стороны жидкости. Поэтому мембранные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане без ущерба для срока службы мембраны.

Объемные насосы: роторные - Архимед изобрел винтовое водоподъемное устройство, позже названное в его честь. Это устройство поднимало воду с помощью вращающегося внутри трубы винта, но некоторое количество воды всегда стекало обратно, т. к. в те времена эффективные уплотнения были неизвестны. Чем больше наклон винта, тем больше высота подачи при уменьшении производительности. Роторно-винтовые насосы имеют в корпусе два или три ротора. Ротор с правой резьбой, соединенный с приводным двигателем, передает вращение на другие роторы, имеющие левую резьбу. При этом образуется замкнутый промежуток между винтовыми поверхностями роторов, который передвигается без изменения величины объема от всасывающего отверстия к напорному. Таким образом, обеспечивается равномерная, почти без пульсаций подача насоса и, следовательно, — его малошумная работа.

Объемные насосы: роторные - Шнековые насосы – разновидность винтовых. Рабочим органом является шнек. Шнековый насос обычно представляет собой металлический цилиндр с размещенным внутри шнеком, который получает вращательное движение от двигателя. Чтобы понять его конструкцию, достаточно посмотреть на бытовую мясорубку для приготовления фарша, и воспользоваться ею, но без установки ножей и сетчатого колпачка. Насосы этого типа обычно применяются для подачи очень вязких, пастообразных, сыпучих материалов, материалов с большой фракцией. Поэтому их также называют шнековыми транспортерами. Применяются для перекачивания нефтешламов, мазутов, солярки и т. п.

КОМПРЕССОРЫ

КОМПРЕССОРЫ Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Объемные компрессоры: поршневые Поршневые компрессоры различают по устройству кривошипно-шатунного механизма, устройству и расположению цилиндров, числу ступеней сжатия.

Динамические компрессоры: центробежные Устройство и принцип работы центробежных компрессоров основаны на динамическом сжатии газообразной среды. Основным элементом данного оборудования является ротор, оснащенный валом с рабочими колесами, расположение которых симметрично. В процессе работы оборудования, на частицы газа действует сила инерции, которая возникает благодаря наличию вращательного движения, совершаемого лопатками колеса. При этом происходит перемещение газа от центра компрессора к краю рабочего колеса и в результате газ сжимается и приобретает скорость. Далее скорость газа снижается и последующее сжатие происходит в круговом диффузоре – кинетическая энергия переходит в потенциальную. На следующем этапе газ поступает в обратный направляющий канал и переходит в следующую ступень установки.

Центробежный компрессор видео