Описание технологического процесса

Газожидкостная смесь поступает в верхнюю часть НГВРП через входной штуцер. Во входном отсеке происходит первичное отделение газа. Газ накапливается в верхней части аппарата и очищается от капельной жидкости во время его горизонтального движения.

В правой части по ходу потока имеется окно для выхода газа с блоком каплеуловителей для окончательной очистки газа. Часть газа после выхода поступает в линию регулирования и подачи топливного газа, проходит через фильтр-влагоотделитель для очистки газа от капельной жидкости, редуцируется и подается на горелки.

Водонефтяная эмульсия и свободная вода обтекают входной отражатель, двигаются вниз в пространстве между отражателем и стенкой аппарата и попадают под жаровые трубы.

Благодаря различным плотностям жидкостей и изменению направления движения потока, свободная вода отделяется и скапливается на дне аппарата. Эмульсия нагревается, поднимаясь вверх, одновременно двигаясь вдоль жаровых труб. Нагрев эмульсии приводит к ускорению отстоя воды.

Рис. 14.3. Принципиальная схема работы аппарата

Назначение жаровой трубы – нагрев эмульсии. Для обеспечения длительной работы объемных нагревателей оптимальна средняя тепловая напряженность около 32 кВт/м². При нормальной работе температура внешней поверхности жаровой трубы относительно не велика, из-за теплосъема омывающей её жидкостью. Продолжительность эксплуатации трубы зависит от коррозийной агрессивности среды, концентрации взвешенных в ней частиц механических примесей, периодичности обслуживания по смыву накипи, в большей степени, чем от температуры стенки.

Нагрев происходит за счет сжигания попутного газа, выделившегося из нефти, или из альтернативного источника, поступающего по линии подачи топливного газа к основным и запальным горелкам. Продукты горения проходят через жаровую трубу и выходят в дымоход, нагревая трубу и передавая тепло эмульсии.

Контроль пламени и температуры обеспечивается приборами КИП и А и запорно-регулирующей арматурой.

В НГВРП используются атмосферные диффузионные газовые горелки NOPB фирмы NAO для условий естественной тяги. Горелка установлена в жаровой трубе диаметром 0, 72 м, длиной 14, 5 м, с поворотом на 180 градусов. Жаровая труба переходит в дымовую трубу высотой 6, 1 м.

Увеличение тепловой мощности горелки достигается увеличением давления газа на входе в горелку.

Преимущества диффузионной горелки низкого давления:

- отверстия в горелке большого диаметра и не засоряются;

- пламя горелки более стабильное;

- пламя вытянуто для равномерного распределения теплового излучения по длине трубы;

- невозможность «проскока» пламени внутрь горелки.

При номинальной нагрузке, эксплуатационный диапазон коэффициента избытка воздуха 1, 05 – 1, 10, теоретическая температура горения 1900 – 2000^оС, объем продуктов сгорания 10, 50 – 11, 0 м³/м³.

Подача воздуха в топку, движение газов, удаление продуктов сгорания обеспечивается естественной тягой, создаваемой дымовой трубой. В НГВРП обеспечивается тяга 38-83 Па, разряжение в топочной камере 30 - 56 Па. Для диффузионной горелки рекомендуется иметь разряжение в топочной камере 20 - 40 Па. Запас тяги 10-16 Па позволяет увеличить тепловую мощность горелки.

14.2.Секция коалесценции иотстоя

После нагрева и предварительного обезвоживания эмульсия переливается через вертикальную перегородку и попадает в секцию коалесценции и отстоя. Коалесцер выполнен из рифленых гидрофобных полипропиленовых пластин, расположенных на небольшом расстоянии (6 мм) друг от друга. Поскольку расстояние между пластинами невелико, капли воды быстро достигают твердой поверхности. Собираясь на верхней поверхности рифленых пластин, они коалесцируют и укрупняются. Крупные капли скатываются с пластин, и переходят в слой воды. Капли нефти всплывают и быстро достигают нижней поверхности рифленых пластин, где собираются, укрупняются и под действием архимедовой силы всплывают, переходят в слой нефти.

Коалесцер интенсифицирует как обезвоживание нефти, так и очистку выделившейся воды.

Обезвоженная нефть после секции коалесценции попадает в отстойную камеру и через перегородку переливается в сборник нефти, расположенный на правом днище. В сборнике нефти поддерживается постоянный уровень. Обезвоженная нефть выводится через клапан сброса нефти.

Выделившаяся из эмульсии вода протекает вдоль всей длины сосуда. Межфазный уровень нефть - вода поддерживается на заданном уровне буйковым уровнемером, который управляет клапаном сброса воды.

Для удаления механических примесей и отложений на жаровых трубах в коллекторы с инжекционными соплами в зоне жаровых труб периодически подается промывочная вода.

Для удаления механических примесей в секции подогрева без остановки аппарата приводится в действие система очистки от донных отложений механических примесей.

Каждая секция системы очистки должна регулярно через определенные интервалы времени приводиться в действие для предотвращения накопления механических примесей на дне аппарата. Полное удаление механических примесей при каждом приведении секции в действие достигается, если вода подается под напором, достаточным для размыва и взвешивания отложений. Подача воды производится одновременно с удалением взвешенных механических примесей. Частота струйной обработки определяется опытным путем в процессе работы.

Размыв осадка в секции коалесценции и удаление механических примесей производится во время остановки при периодическом обслуживании аппарата.

Контроль и регулирование технологических параметров (температуры, давления, уровня нефти, уровня раздела фаз, содержания воды в нефти на выходе, а также системы жизнеобеспечения в боксе, за основными и пилотными горелками) осуществляется средствами КИП и А, исполнительными механизмами и программно-техническим комплексом, включающим шкаф управления и АРМ оператора.

Отделение свободной, не эмульгированной в нефти воды, начинается в секции нагрева и предварительного разделения и завершается в секции коалесценции и отстоя.

Общий объем аппарата составляет 110 м³, с учетом объема жаровых труб - около 100 м³.

Под газовую фазу в верхней части аппарата достаточно выделить площадь сечения не менее 0, 19 м².

Рабочее положение уровня раздела фаз газ - жидкость отметка 1100 мм выше средней линии аппарата. Уровень должен быть выше верхней образующей жаровой. Уровень раздела фаз нефть - вода находится на отметке 800 мм ниже середины аппарата и не должен подниматься до нижней образующей жаровой трубы.

Размеры НГВРП соответствуют самым консервативным требованиям стандарта, для проектирования трехфазных сепараторов. При высокой обводненности продукции скважин значительная часть воды находится в свободном состоянии, и лишь небольшая часть – в эмульгированном состоянии. Этот эффект достигается при своевременной подаче в продукцию скважин реагента – деэмульгатора.