Збір та підготовка нафти на промислах. Стабілізація нафти

Нафта, яку видобувають із земних надр, містить, як правило, супутній газ, воду, мінеральні солі, різні механічні домішки. На кожну тонну видобутої нафти припадає приблизно 50-100 м3 нафтового (супутнього) газу та 200-300 кг води, яка містить розчинені солі.

Перед транспортуванням та подачею нафти на переробку газ повинен бути відділений від нафти. Видалення газу від нафти проводиться з допомогою сепарації та стабілізації. Нафта також піддається очистці від механічних домішок, обезводненню та частковому обезсиленню.

Системи збору і транспорту нафти. В умовах нафтового пласту, при високому тиску гази розчинені в нафті. При підйомі нафти на земну поверхню тиск паде та розчинений газ виділяється. Важливо в цей момент його вловити. Існують різні системи промислового збору та транспортування нафти, які відрізняються умовами переміщення нафти та газу та схемою відділення газу від нафти.

На рис.1 наведена схема самоплинної системи збору нафти, яка в основному використовується на Близькосхідних та Середньоазійських родовищах.

Рисунок 1. Схема самоточного збору нафти та газу на нафтовому промислі

І – нафта з свердловини; ІІ – газ на газопереробний завод; ІІІ – нафта на нафтозбірні пункти; IV – нафта на НПЗ

С-1 – сепаратор, Е-1 – резервуар.

Газо-нафтова суміш з свердловини надходить в індивідуальну замірну сепараційну установку С-1, де здійснюється перша ступінь сепарації нафти від газу.

Сепарація – процес відділення води, газу та механічних домішок від нафтогазової суміші. Сепарація здійснюється в декілька ступенів на промислах у спеціальних апаратах – вертикальних та горизонтальних сепараторах.

Сепаратор – апарат, в який під великим тиском надходить газонафтова суміш, де за рахунок різкого зменшення швидкості потоку відокремлюється та відводиться від суміші: вода – з нижніх секцій, газ – через верхній патрубок.

Газ по газозбірним колекторам передається для подальшої переробки на газопереробні заводи. До колектора підключається до ста і більше свердловин одного або декількох сусідніх нафтових родовищ.

Нафта та вода з мірника Е-1 за рахунок різниці рівнів поступає на збірний пункт, де встановлено два-три резервуари. З резервуарів нафта та вода насосом перекачуються на установки підготовки нафти для обезсолення та обезводнення.

Дана схема відрізняється простотою, але не забезпечує повноти збору попутнього газу. Після одноступеневої сепарації в нафті залишається до 40-50% попутнього газу. Цей газ потрапляє разом з нафтою в мірники та резервуари нафтозбірних пунктів, та в значній мірі скидається в атмосферу.

Більш ефективні системи високо напірного герметизованого нафтозбору з багатоступеневою сепарацією газу (рис. 2).

Рисунок 2. Схема герметизованого збору нафти та газу на нафтовому промислі І – нафта з свердловини; ІІ – газ на газопереробний завод; ІІІ – нафта на нафтозбірні пункти; IV – нафта на НПЗ С-1, С-2 – сепаратори; Е-1,Е-2 – резервуари; А-1 – автоматизована групова замірна установка; А-2 – автоматизована установка здачі товарної нафти; Н-1,Н-2,Н-3 – насоси.

Нафта, газ та вода з свердловини, під власним тиском направляються в групову замірну установку А-1, а далі в сепаратори першого ступеню С-1. Перша ступінь відділення нафти від газу здійснюється при тиску 0,6 – 0,7 МПа, достатньому для безкомпресорної подачі газу на газопереробний завод.

З С-1 нафта під власним тиском, або з допомогою насосів Н-1 транспортується до центрального збірного пункту. Там за рахунок подальшого пониження тиску проводиться друга (а за потреби і третя) ступінь сепарації газу від нафти. Газ з сепараторів другої та третьої ступені подається на газопереробний завод під власним тиском або з допомогою компресорів, а нафта – в резервуари установок підготовки.

Стабілізація нафти. Навіть після багатоступеневої промислової сепарації в нафті залишається велика кількість вуглеводів С₁ – С₄ більша частина яких може бути втрачена при перекачуванні, зберіганні та транспортуванні нафти. Разом з газами втрачаються цінні легкі бензинові фракції.

Щоб ліквідувати втрати газу та легких бензинових фракцій, запобігти забрудненню повітря, вловити цінні газоподібні компоненти, необхідно максимально виділити вуглеводні С₁ – _С4 з нафти перед тим, як відправити її на нафтопереробні заводи. Це завдання вирішується на установках стабілізації нафти (рис. 3), які переважно знаходяться поблизу місць її видобутку.

Рисунок 3 – Схема установки стабілізації нафти І – нестабільна нафта; ІІ – стабільна нафта; ІІІ – не сконденсований газ; ІV – газовий конденсат.

Сировина, яка поступає з промислових установок підготовки, проходить через теплообмінник Т-1, де підігрівається вже стабілізованою нафтою, та парові підігрівачі Т-2. Підігріта нафта поступає в ректифікаційну колону-стабілізатор К-1. Легкі вуглеводи, які виходять з верху стабілізатора, конденсуються в конденсаторі-холодильнику ХК-1 і потрапляють в ємкість Е-1. З верху стабілізатора виходять вуглеводи від С1 до С5 включно. У ХК-1 конденсується не весь продукт, який виходить з верха К-1, через це в Е-1 виникає розділення суміші, яка поступає з конденсатора на газ та рідину.

Газ з Е-1 направляється в паливну систему або на газопереробний завод. Рідинний продукт – газовий конденсат частково повертається в К-1 в якості конденсату, а балансова кількість виходить із стабілізаційної установки та передається в центральні газофракційні установки (ЦГФУ). Газофракційні установки входять до складу великих нафтохімічних комбінатів і призначені для розподілу газового конденсату декількох стабілізаційних установок на індивідуальні вуглеводи.

З низу стабілізатора виходить стабільна нафта, яка віддає своє тепло сировині, яка подається в теплообмінник Т-1 і доохолоджується в холодильнику. Необхідне для ректифікації тепло підводиться в нижню частину стабілізаційної колони через трубчату піч. Вміст газу (вуглеводів С₁ – С₄) в стабільній нафті складає 0,8 – 1,5%.