Промысловые газовые сепараторы

Природный газ, поступающий из скважин, представляет собой многокомпонентную двух-, а иногда и трехфазную систему, состоящую из смеси газов, насыщенных парами воды и тяжелых углеводородов, которые при изменении давления и температуры конденсируются. Иногда вместе с газовым потоком из пласта выносится жидкая вода, конденсат тяжелых углеводородов, твердые частицы породы и др. Перед подачей газа в газопроводы газ проходит процесс сепарации. Сепарацией называется процесс разделения (отделения, разъединения) твердой, жидкой и паровой фаз в газовом потоке.

Аппараты, в которых происходит отделение твердой или жидкой фазы от газовой, называются сепараторами. Сепараторы по различным признакам можно классифицировать:

ü по назначению - рабочие, замерные;

ü по геометрической форме - цилиндрические, шаровые;

ü по положению в пространстве - вертикальные, горизонтальные, наклонные.

ü по способу разделения фаз - механические, жидкостные, электрические

Сепараторы с механическим способом разделения фаз подразделяются но характеру сил, используемых для разделения, на гравитационные, центробежные, инерционные, фильтрационные (с фильтроэлементами).

Наиболее распространенными в газодобывающей промышленности рабочими сепараторами являются следующие:

ü вертикальные (горизонтальные) гравитационные;

ü вертикальные центробежные (рис. 26);

ü вертикальные (горизонтальные) жалюзийные.

При большом содержании жидкости широко применяют гравитационные (вертикальные, горизонтальные) сепараторы. Циклонные (каплеотделители) используют в качестве сепараторов первой ступени. Для более полной очистки газа от жидкости применяют горизонтальные жалюзийно-пленочные сепараторы с вертикально расположенными жалюзи. Гравитационные сепараторы имеют высокие показатели по степени отделения жидкости и твердой фазы, но являются металлоемкими. Циклонные - имеют невысокий коэффициент разделения, но небольшую металлоемкость.

Вертикальный гравитационный сепаратор (рис. 17.1) имеет 4 секции: I - каплеотбойная; II – разделительная; III - осадительная; IV - отстойная; Параметры сепаратора: рабочее давление 6, 4-16 МПа; пропускная способность 500 - 1200 тыс.м³/сут.; коэффициент сепарации п_c = 0, 8-0, 93; удельный расход металла 5, 3 - 16 кг/1000 м³; линейная скорость газового потока < 0, 4 м/с

Рис. 17.1. Схема вертикального гравитационного сепаратора

Диаметр вертикального центробежного сепаратора (рис. 17.2) в 10 раз меньше диаметра гравитационного сепаратора. Линейная скорость газового потока 11-20 м/с, коэффициент сепарации n_c =0, 75-0, 8.

Рис. 17.2. Схема вертикального центробежного (циклонного) сепаратора

Коэффициентом сепарации (разделения, степень отделения) называется отношение массы уловленной в сепараторе твердой или жидкой фазы к массе этой же фазы, поступившей в сепаратор

, (17.1)

где n_y - коэффициент уноса = G_y/G_o;

G_o - массовое содержание твердой или жидкой фазы во входящем в сепаратор потоке, г/м³;

G_y - массовое содержание твердой или жидкой фазы в выходящем из сепаратора потоке, г/м³.

Коэффициент сепарации зависит от многих факторов: содержания твердой или жидкой фазы во входящем потоке; физических свойств разделяющихся фаз; скорости движения газа в разделительной и отбойной секциях сепаратора; от времени пребывания разделяющихся фаз в разделительной и осадительной секциях; от конструктивных особенностей и характера действующих сил в сепараторе. Опыт эксплуатации сепараторов различного типа показывает, что коэффициент сепарации может меняться от 0, 75 до 0, 98. Считается, что жидкие капли с диаметром 0, 002 мм и меньше в сепараторах не улавливаются.

Эксплуатационные качества сепараторов зависят от пропускной способности, коэффициента сепарации, расхода металла на единицу пропускной способности, удельных затрат пластового давления на единицу обрабатываемого газа или отдельного конденсата.

Все применяемые сепараторы должны работать на безгидратном режиме. Степень очистки повышается применением 2-3-4 ступеней сепараторов.