Технико-технологические решения и расчёты процесса отделения механических примесей на установке входной сепарации нефти

Введение. При повышенном выносе механических примесей (песка, проппанта и др.) из добывающих скважин наибольшее количество этих примесей скапливается (осаждается) во входном сепараторе как в первом по ходу движения продукции скважин емкостном аппарате. В типовых нефтегазовых сепараторах не предусмотрена возможность накопления и отвода механических примесей. Это приводит к попаданию механических примесей в аппараты установки подготовки нефти и нарушению режима работы этих аппаратов.

Цель. Для улавливания осаждающихся твердых частиц примесей предлагается создавать в нижней части сепаратора неподвижную водную зону за счёт размещения входного отверстия штуцера вывода жидкости на некоторой высоте от днища аппарата и накапливающиеся в ней механические примеси выводить из аппарата вместе с водой через специальные патрубки вывода.

Материалы и методы. Механические примеси выводятся из сепаратора вместе с частью воды через дренажные штуцеры и направляются в дренажную ёмкость, состоящую из двух отсеков.  Шлам оседает и скапливается в первом отсеке ёмкости, откуда специальным погружным насосом откачивается на утилизацию. После заполнения первого отсека верхний слой очищенной от шлама воды перетекает через перегородку между отсеками и заполняет второй отсек. Из второго отсека очищенная от шлама вода погружным насосом рециркулируется в водную зону аппарата на вход размывающих шлам форсунок.

Результаты. Технологический расчёт аппарата проектного размера на способность отделения и улавливания механических примесей заключается в определении времени осаждения механических примесей из движущегося слоя жидкости в неподвижный (подстилающий) слой воды (τ_ос), и сопоставлении этого времени с потенциальным временем пребывания жидкости в аппарате (τ_жв). Для обеспечения осаждения механических примесей необходимо, чтобы время пребывания жидкости в аппарате было больше, чем время достижения частицей поверхности водного слоя т.е. τ_жв > τ_ос.

Заключение. Даны расчётные зависимости для определения скорости и времени осаждения механических примесей в модифицированном входном сепараторе в зависимости от режимов его эксплуатации и физикохимических свойств продукции скважин.

Приведены результаты расчётов времени осаждения механических примесей (истинная плотность ρ_пр = 2500 кг/м³) в нефти, отделяемой от газа во входном сепараторе объёмом 100 м³, в зависимости от размеров осаждаемых частиц при различных расходах жидкости.

1. Каталог продукции ООО «Курганхиммаш», www.kurgankhimmash.ru

2. Нефтегазовый сепаратор. Патент РФ на полезную модель RU № 169888 U1, опубл. 05.04.2017, бюл. № 10.

3. Система предварительной обработки нефтешлама. Патент РФ на полезную модель RU №136974 U1, опубл. 21.01.2014 , бюл. № 3.

4. Руководство по применению технологии сепарации нефти на месторождениях с подгазовыми зонами, РД 390148070-320-88 , Тюмень, СибНИИНП, 1988. — 12 с.

5. Купавых В.А., Мерзляков В.Ф., Валеев М.Д., Лысенков А.В. Гранулометрический анализ механических примесей в продукции нефтяных скважин и технология их фильтрации // Нефтегазовое дело. — 2016. — Т. 14. — №1. — С. 74–79.

6. Методические указания компании. Единые технические требования. Проппант, № П4-06 М-0080, версия 1.00, ПАО «НК «Роснефть», М., 2018. — 30 с.