Внедрение замерной установки с применением вертикального конусного сепаратора

Современные методы учёта добычи углеводородов требуют высокой точности при замерах фазовых составов добываемой жидкости. На нефтегазовых месторождениях с множественными скважинами широкое распространение получили автоматизированные замерные установки. Трёхфазное разделение (газ–нефть–вода) необходимо для корректного учета и анализа добычи. Применение конусных сепараторов позволяет существенно повысить компактность и производительность замерных узлов.

Замерная установка предназначена для:

• определения дебита жидкости, нефти и воды;
• оценки газового фактора;
• оперативного контроля режима работы скважины.

Основными узлами установки являются:

• Конусный трёхфазный сепаратор вертикального исполнения;
• Трубопроводная система;
• Система дренажа;
• Расходомер газа (вихревой расходомер, ультразвуковой, кориолисовый расходомер);
• Расходомеры жидкости (турбинные, массовые или электромагнитные);
• Автоматизированная система управления и сбора данных (АСУТП) в составе шкафа контроллерного, контроллера, модулей ввода-вывода, искробезопасных барьеров, реле и т. д.;
• Полевые средства измерения: датчик давления, уровнемер, датчик температуры, системы газовой и пожарной безопасности;
• Исполнительные механизмы: краны, клапаны, регуляторы расхода и давления с электро или пневмоприводами.

Сепаратор конусный состоит из:

• входного тангенциального патрубка;
• направляющих устройств;
• верхнего газоотводящего канала;
• бокового отвода нефти (средняя фаза);
• нижнего конического отвода воды;
• из внутренних сеток;
• каплеуловителей.

Принцип измерения замерной установки с конусным сепаратором основано на действие центробежной силы, которая по-разному влияет на воду и нефть пропорционально их массам.

Центробежная сила, действующая на частицу жидкости, находящуюся в некоторой произвольной точке, для кругового движения определяется по формуле:

, (1)

Где – центробежная сила (Н);

r – радиус окружности (расстояние от точки до оси вращения), по которой вращается частица жидкости, находящаяся в некоторой точке;

– угловая скорость вращения;

m – масса частицы жидкости.

Смесь нефти, газа и воды поступает в конусный сепаратор через тангенциальный патрубок. Поток закручивается, создавая вихрь. Под действием центробежной силы (1) вода отбрасывается к стенкам и оседает в конус, нефть собирается в средней части, газ отделяется в верхней части.

Далее по каждой фазе снимаются измерения расхода и физико-химических характеристик. Измерение расхода происходит с помощью расходомеров с соответствующими метрологическими характеристиками. Для равномерной подачи поддерживается уровень раздела фаз жидкости. Уровень поддерживается PID-регулированием в контроллере на основание измеренного значения уровнемера через исполнительные механизмы, которые установлены на выходе воды, нефти и газа.

Преимущества замерной установки с конусным сепаратором относительно действующих замерных установок:

• Компактность – вертикальная компоновка и отсутствие больших горизонтальных отстойников;
• Скорость разделения – высокая эффективность за счет центробежных ускорений;
• Стабильность при дебетовых обязательствах – особенно важна при нестабильной добыче;
• Снижение эмульсионного слоя – уменьшение межфазного взаимодействия, повышение точности;
• Адаптация к мобильному устройству – можно разместить на раме, в контейнере или на шасси.

Интеграция такого сепаратора в замерные установки имеет инновационный потенциал:

• проведение замеров без участия оператора;
• минимизировать время ответа на изменение дебета;
• снизить транспортные и монтажные затраты;
• возможность установки на шасси или в утеплённом блок-контейнере;
• повысить информативность и достоверность учёта добычи.

Конусный сепаратор представляет собой эффективное решение для применения в замерных установках, обеспечивая быстрое и точное разделение трёхфазной продукции. Это особенно актуально при ограниченных площадях кустовых площадок, а также при необходимости модульного размещения оборудования. Оптимизация внутренних конструктивных элементов и автоматизация процессов позволяют достичь высокой точности и надёжности замеров в условиях добычи. Также есть возможность разработать компактную систему, что позволит устанавливать систему измерения на шасси автомобиля.