Сепаратор. Состав и принцип работы сепаратора со всем сопутствующим оборудованием

1.

СЕПАРАТОР
Организация, настроенная на современные технологии и совершенство в работе

2.

Содержание
• Принцип сепарации
• Состав и принцип работы сепаратора
со всем сопутствующим оборудованием
• Качество данных
• Справочные материалы

3.

Цель занятия - научить ВАС
- объяснять принцип сепарации
- объяснять прицип работы сепаратора и сопутствующего
оборудования (расходомеров для жидкости и газа,
предохранительных устройств)
- перечислять все характеристики сепаратора
- разобраться с качеством данных

4.

Введение
•Сепараторы служат для разделения всех фаз скважинных стоков,
измерения их параметров и отбора проб.
•Они могут работать с газом, газовым конденсатом, легкой и
тяжелой нефтью, вспененной нефтью и нефтью, содержащей
такие посторонние вещества, как буровой раствор или твердые
частицы.
•Основным элементом сепаратора является сосуд с
необходимыми трубопроводами, опорной и защитной рамами.
•Кроме того, в его состав входит встроенное устройство для
измерения сжимаемости, самописец Barton и приспособление
для отбора проб.

5.

Схема работы сепаратора

6.

Сосуд сепаратора

7.

Принцип сепарации
• Разделение фаз основано на разной плотности веществ
- Газ отделяется от жидкости
- Нефть отделяется от воды
• Такое разделение возможно только в следующих случаях:
- Разделяемые жидкости не растворимы друг в друге
- Жидкости имеют разную плотность
- Скорость сепарации напрямую зависит от относительной плотности:
плотность газа/плотность нефти= 1/20 = 0,05
95% сепарации происходит
за несколько секунд
плотность нефти/плотность воды = 0,75
Сепарация требует
нескольких минут

8.

Производительность сепаратора
Высокий уровень
жидкости
(уровень жидкости =
10 баррелей)
Средний уровень
жидкости
Низкий уровень
жидкости

9.

Производительность при сепарации
• Производительность при сепарации жидкостей зависит от
- времени выдерживания
- объема нефти в сепараторе
Время выдерживания =
Расчетный объем нефти для 1 минуты выдерживания
Расход нефти (по расходомеру)
• Производительность при сепарации газов зависит от
- времени выдерживания
- объема нефти в сепараторе
- давления в сепараторе

10.

Производительность
сепаратора

11.

Пневматическое регулирование
В систему подается воздух под постоянным давлением
35 фунт/кв. дюйм.
Давление воздуха, воздействующее на автоматический регулятор,
определяется жиклером (установлен внутри реле) и соплом,
проходное сечение которого изменяется в зависимости от
положения поворотной заслонки, соединенной с механическим
датчиком (трубкой Бурдона или поплавком).

12.

Пневматическое регулирование

13.

Подача воздуха
к приборам
Выход газа
из сепаратора
Воздух от сети
Манометр
Воздух к
регулятору 67FR
и контроллерам
уровня и давления
Скруббер
Место отбора
проб газа
Регулятор
давления на
40 - 50 фунт/кв.
дюйм

14.

Регулятор давления
•Регулятор 67FR обеспечивает
подачу воздуха под постоянным
давлением (35 фунт/кв. дюйм) к
пневматическим контроллерам.
При этом он
- понижает давление,
- поддерживает постоянный
расход,
- обеспечивает удаление
посторонних примесей.

15.

Автоматические регуляторы
• Автоматические регуляторы для нефтяных, газовых и водяных
контроллеров служат для регулировки расхода в трубопроводе
путем изменения его проходного сечения по пневматическому
сигналу, подаваемому контроллером.
• В сепараторах используются автоматические регуляторы двух
разных типов:
- нормально открытые (на газовой магистрали)
- нормально закрытые (на магистрали с жидкостью)

16.

Автоматические регуляторы
Регулятор давления
• Это нормально открытый регулятор
(остается открытым при прекращении
подачи воздуха, сбрасывая давление из
сосуда)
• Обычно с этой целью используется
задвижка Fisher на 3 дюйма,
расположенная на выходе газа из
сепаратора или накопительной емкости.

17.

Автоматические регуляторы
Регулятор уровня жидкости
• Это нормально закрытый регулятор
(закрывается при прекращении подачи
воздуха, минимизируя загрязнение
окружающей среды)
• С этой целью обычно используются
задвижки на 3 или 2 дюйма,
установленные на выходе нефти из
сепаратора, и на 2 дюйма на выходе
воды из сепаратора.

18.

Пневматические контроллеры
• Level Trol (расход жидкости) и Wizard (давление газа)
Настройка
(5 - средний уровень)
Реле
Давление подачи
воздуха (35 фунт/кв.
дюйм)
Диапазон
пропорционального
регулирования
(обычно 15 - 25%)
Давление воздуха,
подаваемого к
автоматическому
регулятору

19.

Реле - сердце системы
35

20.

Реле
Положение свободного поплавка при приближении поворотной
заслонки к соплу

21.

Реле
Положение свободного поплавка при отходе поворотной
заслонки от сопла

22.

Регулятор давления
При падении давления в
газовой магистрали трубка
Бурдона закрывает сопло, и
реле переключается в
положение увеличения
давления, обеспечивая
закрытие задвижки.
При увеличении давления в
газовой магистрали трубка
Бурдона распрямляется,
открывая реле и сбрасывая
давление от задвижки, что
обеспечивает ее открытие.

23.

35
Регулятор
давления
(высокое давление)

24.

Регулятор уровня жидкости
Когда уровень низкий, поворотная заслонка
открывает сообщение сопла с атмосферой.
Рост давления невозможен, и задвижка
остается закрытой.
При увеличении уровня поплавок поднимается,
и поворотная заслонка прикрывает сопло.
Давление растет, и задвижка открывается.

25.

Регулятор уровня жидкости
От пропорционального
регулятора
Низкий
уровень
Трубка Бурдона
От управляющего реле
(через трубопровод и сопло)

26.

Область пропорционального регулирования
Пропорциональный регулятор - это 3-ходовая задвижка, соединяющая
- сильфон
- воздух из контура управления
- атмосферу
В крайних положениях происходит перекрытие либо канала подачи
воздуха из контура управления (0%), либо канала сброса давления в
атмосфету (100%)

27.

Область пропорционального регулирования
• Давление. Пропорциональный регулятор уменьшает время реакции
регулятора давления, работая как гаситель колебаний этого регулятора,
что, в свою очередь, уменьшает колебания давления в сепараторе.
если:
Полный диапазон - 1500 фунт/кв. дюйм (диапазон трубки
Бурдона)
область пропорционального регулирования - 10%
75 фунт/кв. дюйм перед полным открытием или закрытием
задвижки (выше или ниже точки настройки).

28.

Область пропорционального регулирования
• Уровень. Пропорциональный регулятор уменьшает время реакции
регулятора уровня, работая как гаситель колебаний этого регулятора,
что, в свою очередь, уменьшает колебания давления в сепараторе.
если:
Полный диапазон - 12 дюймов
область пропорционального регулирования - 10%
0,6 дюйма перед полным открытием или закрытием задвижки
(выше или ниже точки настройки).

29.

Предохранительные устройства
• На сепараторе установлены два предохранительных клапана. Обычно с этой целью
используются пневматические предохранительные задвижки, открывающиеся, когда
давление превышает рабочее
Давление настройки обоих предохранительных клапанов
равно 100% от рабочего давления
Farris (без пневматического управления)
Keystone (с пневматическим управлением)

30.

Предохранительные устройства
• Предохранительные клапаны
с пневматическим управлением
Поставщик: Keystone
Вход: фланец 3 дюйма, 600 RF
выход
Выход: фланец 4 дюйма, 600 RF
Принцип работы
Рассчитан на работу в режиме
модулирования. Открывшись при давлении
настройки, с увеличением рабочего
давления клапан будет открываться
больше, а полностью он откроется, когда
давление будет равно 105% давления
настройки.
управляющий
клапан
вход

31.

Предохранительные устройства
• Предохранительные клапаны с пневматическим управлением
Принцип работы
Когда давление становится равно давлению настройки, управляющий
клапан сбрасывает давление из полости над поршнем, и тот поднимается,
обеспечивая сброс давления основным клапаном.

32.

Предохранительные устройства
• Расположенный на входе жидкости из сепаратора обратный клапан
размером 3 или 4 дюйма предотвращает выброс в атмосферу газа и
жидкости, находящихся в сосуде под давлением, при разрушении
входной магистрали.

33.

Предохранительные устройства
• На сепараторах старой конструкции вместо одного из предохранительных
клапанов использовалась разрывная мембрана. Но при этом нельзя было
обеспечить герметичность сосуда после ее разрыва, когда давление в нем
возвращалось к прежнему уровню.
Давление разрыва мембраны равно 110%
от рабочего давления

34.

Предохранительные устройства
•Смотровое стекло - это визуальный указатель уровня. На случай его
разрушения предусмотрены предохранительные клапаны, которые не
допускают выброса содержимого сепаратора наружу.

35.

Расходомеры
• Измерение расхода нефти
- вихревой расходомер Rotron на 3 дюйма
(для измерения больших расходов)
- объемный расходомер Floco на 2 дюйма
(для измерения малых расходов)
• Измерение расхода газа
- мерная шайба Daniel
- самописец Barton
• Измерение расхода воды
- объемный расходомер Floco на 2 дюйма
(для измерения малых расходов)
3-фазная сепарация
- измерение объема осадка и воды на выходе
нефти из сепаратора

36.

Приборы для измерения расхода жидкости
•Измерение расхода нефти или воды - Floco
Объемный расходомер служит для измерения малых и
средних расходов.
При измерении происходит разделение жидкости,
проходящей через прибор, на элементарные объемы с подсчетом
числа таких объемов.
Уплотнения на перемычке не допускают возврата жидкости
обратно на вход прибора.
Движение ротора передается считывающему устройству с
помощью магнитной муфты.
Расходомер Floco размером 2 дюйма (F2500-2), диапазон измерения - от 100 до
2200 баррелей в сутки (3400 баррелей в сутки в прерывистом режиме работы)

37.

Приборы для измерения расхода жидкости
• Измерение расхода нефти или воды - объемный расходомер
Floco
1
2

38.

Приборы для измерения расхода жидкости
• Измерение расхода нефти или воды - объемный расходомер Floco
- Обязательно проверяйте настройку редуктора расходомера
Floco на требуемые единицы измерения.

39.

Приборы для измерения расхода жидкости
• Измерение расхода нефти
Вихревой расходомер Rotron состоит из корпуса со
смещенной полостью и ротора.
Скорость вращения вихря пропорциональна расходу
жидкости.
Движение ротора передается считывающему устройству с
помощью магнитной муфты.
Шариковый подшипник
Подшипник скольжения
Расходомер Rotron
размером 2 дюйма
от 850 до 6800 баррелей в сутки
от 1700 до 8500 баррелей в сутки
Расходомер Rotron
размером 3 дюйма
от 2000 до 17000 баррелей в сутки
от 3400 до 22000 баррелей в сутки

40.

Приборы для измерения расхода жидкости
• Измерение расхода нефти - вихревой расходомер Rotron с
шариковым подшипником
- Корпус расходомера разделен перегородкой на две полости. Калибровочная заглушка
служит для пропорционального увеличения или уменьшения частоты вращения ротора.
-Показания прибора напрямую связаны с частотой вращения ротора.

41.

Приборы для измерения расхода жидкости
• Качество данных: сравнение расходомера Floco на 2 дюйма с
расходомером Rotron на 3 дюйма
НОРМА
1 баррель
равен 42

42.

Приборы для измерения расхода газа
• Мерная шайба Daniel
Расчет расхода газа
производится на
основании результатов
измерения перепада
давления, статического
давления и
температуры газа.

43.

Приборы для измерения расхода газа
•Мерная шайба Daniel
- Во время испытаний
расход газа может меняться,
поэтому используются
мерные шайбы разных
размеров.
- Важно предусмотреть
техническую возможность
замены мерной шайбы без
прерывания потока газа.

44.

Приборы для измерения расхода газа
• Мерная шайба Daniel
- Размер отверстия в шайбе нанесен
штампом на внешнюю кромку на
выходной стороне шайбы.
- Внутренний диаметр трубопровода
или магистрали указан на паспортной
табличке расходомера Daniel.
Категорически запрещено изменять
давление в сепараторе или
проходное сечение штуцера, если
установлена мерная шайба.

45.

Приборы для измерения расхода газа
• Спрямляющий аппарат
- Для точного измерения
перепада давления поток
газа на входе в расходомер
должн быть ламинарным.
- Спрямляющий аппарат
устанавливается перед
расходомером для
снижения возмущений,
вызванных поворотами
потока в трубопроводе.

46.

Приборы для измерения расхода газа
Предостережение:
трубопроводы соединяются по
перекрестной схеме - сторона
высокого давления
расходомера Barton
подсоединена к входу мерной
шайбы Daniel, а сторона
низкого давления - к выходу.
•Для обеспечения точности
измерений газ проходит очистку
в скрубберах, где происходит
удаление всех примесей.
низкое
давление
высокое
давление
высокое
давление
низкое
давление

47.

Приборы для измерения расхода газа
• Самописец Barton
- регистрирует перепад
давления,
-регистрирует статическое
давление (после шайбы),
- также может регистрировать
температуру газа в магистрали.
Задвижки на коллекторе
самописца Barton показаны в
положении перепуска.

48.

Приборы для измерения расхода газа
•Самописец Barton
сильфоны
высокое
давление
низкое
давление
- рабочий диапазон пружины
для измерения перепада
давления (дюймы вод. ст.)
(400 дюймов вод. ст. = 14,73
фунт/кв. дюйм)
100 дюймов вод. ст.
200 дюймов вод. ст.
300 дюймов вод. ст.
400 дюймов вод. ст.

49.

Приборы для измерения расхода газа
Самописец Barton
Диск на штоке
Масло с низкой
вязкостью
Ось (диапазон
поворота - 8º)
Сильфон
высокого
давления
Сильфон
низкого
давления
Компенсационная
полость
Калиброванная
пружина для
измерения перепада
давления
Уплотнительное кольцо
Гаситель
колебаний

50.

Приборы для измерения расхода газа
Самописец Barton
Соединен 3
тягами с пером

51.

Прибор для измерения сжимаемости
• Служит для измерения изменения
объема в зависимости от давления
и температуры в сепараторе и
атмосферных условиях
• Отображение результатов - в
процентах
- Если измеренная сжимаемость
равна 5%, коэффициент
сжимаемости равен 0,950
• Необходимо при выполнении
окончательного измерения
(обычно через 30 минут) измерить
температуру.
Давление
Уровень
Температура

52.

Принцип работы прибора для измерения сжимаемости
1
2
3

53.

Качество данных
При выполнении измерений с использованием сепаратора
обязательно обеспечьте следующее:
• Показания приборов должны сниматься в необходимое время
для обеспечения точности расчета расхода.
• Снимайте показания периодически: через 5, 10, 15 минут и т.п.
• Объем осадка и воды, а также плотность необходимо
измерять во время отбора пробы, а не во время снятия
показаний приборов.
• Весь набор данных, например, плотность нефти, сжимаемость
(по результатам измерений) и пр. регистрируется одновременно
с регистрацией температуры.
• Регистрируйте только фактические результаты измерений - не
записывайте предыдущий объем осадка и воды, если его
забыли измерить своевременно.

54.

Качество данных
• Включение перепуска в обход
сепаратора перед остановкой
скважины: собранные данные,
необходимые для обработки,
испорчены.
x
V
• Включение перепуска в
обход сепаратора после
остановки скважины:
получена чистая кривая
забойного давления для
точной обработки данных.

55.

Совместная работа элементов системы
В результате закрытия одной горелки:
- увеличивается противодавление в
нефтяной магистрали
- увеличивается проходное сечение
регулятора расхода нефти
•В результате уменьшения давления
в сепараторе:
- падает противодавление в нефтяной
магистрали (уменьшение GOR2)
- увеличивается проходное сечение
регулятора расхода нефти
(уменьшается перепад давления на
этом регуляторе)
- увеличивается противодавление в
нефтяной магистрали (растет
скорость газа)
-увеличивается проходное сечение
регулятора расхода газа (уменьшается
перепад давления на этом
регуляторе)

56.

Оборудование
• Стандартные 3-фазные горизонтальные сепараторы
для наземных испытаний скважин
Параметр
Рабочее давление
1440 фунт/кв. дюйм
Рабочее давление 720
фунт/кв. дюйм
Рабочее давление
600 фунт/кв. дюйм
Размер сосуда
42 дюйма x 10 футов
42 дюйма x 15 футов
36 дюймов x 10 футов
60 млн. норм. куб.
футов в сутки
25 млн. норм. куб.
футов в сутки
6 650 баррелей в
сутки
14 000 баррелей в
сутки
41 млн. норм. куб.
футов в сутки
18 млн. норм. куб.
футов в сутки
10 500 баррелей в
сутки
23 800 баррелей в
сутки
28 млн. норм. куб.
футов в сутки
10,8 млн. норм. куб.
футов в сутки
2 600 баррелей в
сутки
10 500 баррелей в
сутки
Номинальная производительность
Газ при низком уровне жидкости
Газ при высоком уровне жидкости
Жидкость при низком уровне
жидкости
Жидкость при высоком уровне
жидкости

57.

Оборудование
•Стандартные 3-фазные горизонтальные сепараторы
для наземных испытаний скважин
Места соединения:
Вход скважинных стоков
- муфта 3” 602
Выход нефти, газа и
воды - штуцер 3” 602
Выход для вентиляции штуцер 4” 602

58.

Оборудование
•Нестандартные 3-фазные горизонтальные сепараторы (тип N)
- Высокий расход (90 млн. норм. куб. футов в сутки)
- Входной циклон (сепарация без пены)

59.

Оборудование
Сепаратор (SEPS-A)
- Система перегородок для упрощения очистки сепаратора
- Измерение расхода с учетом силы Кориолиса

60.

Оборудование
Сепаратор (SEPL-A)
- Система перегородок для упрощения очистки сепаратора
- Совместная работа с расходомером VX при учете силы Кориолиса

61.

Оборудование
Вертикальный сепаратор
(рабочее давление
2200 фунт/кв. дюйм)
-Ввысокий расход
100 млн. норм. куб. футов в сутки
- Входной циклон
(сепарация без пены)

62.

Справочные материалы
. Обучение в онлайновом режиме
. FOH для наземных испытаний скважин (работа и регистрация
результатов)
. Система InTouch: технические характеристики и руководство по
техническому обслуживанию
. Дополнительные анимации: "Контроллер давления газа",
"Контроллер уровня жидкости", "Регистратор расхода газа",
"Сжимаемость", "Подготовка сепаратора", "Принцип работы
сепаратора"

63.

Справочные материалы (продолжение)
Анимации

64. СЕПАРАТОР

Конец