Сепарация нефти и газа

Что это

Сепарация нефти и газа — это технологический процесс разделения многофазной пластовой смеси, поступающей из скважины, на отдельные компоненты: нефть, попутный нефтяной газ (ПНГ) и пластовую воду. Смесь, которую добывают из недр, никогда не бывает чистой — она содержит растворённый газ, воду с солями, механические примеси и иногда твёрдые частицы. Разделить всё это нужно ещё на промысле, до того как продукт попадёт в трубопровод или на нефтеперерабатывающий завод.

Зачем это нужно

Транспортировать нефть вместе с газом и водой технически опасно и экономически невыгодно. Газ создаёт избыточное давление в трубопроводах, вода провоцирует коррозию и гидратообразование, а смешанный поток сложно измерить для коммерческого учёта. Кроме того, попутный нефтяной газ — ценное сырьё: его используют как топливо на электростанциях, закачивают обратно в пласт для поддержания давления или отправляют на газоперерабатывающие заводы. До широкого внедрения сепарации в середине XX века значительная часть ПНГ просто сжигалась на факелах — сегодня это считается расточительством и регулируется законодательно во многих странах.

Как это работает

Основной аппарат — сепаратор, стальной сосуд под давлением, в котором используются несколько физических принципов одновременно. Пластовая смесь входит в сепаратор, давление резко снижается — газ выделяется из нефти и уходит вверх. Нефть и вода расслаиваются по плотности: нефть легче и собирается сверху, вода оседает внизу. Дополнительно применяют коалесцирующие насадки, отбойники и электростатические поля, чтобы разбить стойкие эмульсии. Процесс часто ступенчатый: сначала первая ступень при высоком давлении (до 6–8 МПа), затем вторая и третья при всё более низком — это позволяет максимально извлечь лёгкие фракции без потерь.

Примеры применения

Установки подготовки нефти (УПН) на крупных месторождениях — например, на Самотлорском месторождении в Западной Сибири трёхступенчатая сепарация позволяет снизить содержание воды в товарной нефти до менее 0,5%.
Морские добывающие платформы, где сепарация происходит прямо на борту: платформы типа FPSO (плавучие установки хранения и отгрузки) совмещают сепарацию, хранение и отгрузку нефти в одном объекте.
Газовые промыслы с конденсатом — здесь сепараторы отделяют жидкий газовый конденсат от сухого газа перед подачей в магистральный газопровод.
Малодебитные скважины с мобильными сепарационными установками — компактные агрегаты на прицепе, которые разворачивают на месте без строительства стационарной инфраструктуры.
Системы утилизации ПНГ на нефтяных месторождениях России: после сепарации газ направляется на мини-ТЭС или компрессорные станции вместо сжигания на факеле.

Связанные понятия

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — газ, растворённый в нефти и выделяющийся при сепарации.
Газовый фактор — объём газа, выделяющегося из одного кубометра нефти при стандартных условиях; влияет на выбор схемы сепарации.
Деэмульсация — разрушение водонефтяных эмульсий с помощью химических реагентов (деэмульгаторов) или электрического поля.
Установка подготовки нефти (УПН) — комплекс оборудования, включающий сепараторы, отстойники и насосы для доведения нефти до товарных кондиций.
Трёхфазный сепаратор — аппарат, одновременно разделяющий нефть, газ и воду в одном корпусе.

Частые заблуждения

Распространённое заблуждение — считать, что сепарация полностью очищает нефть от воды и газа за один проход. На практике даже после трёх ступеней в нефти остаётся остаточная вода (обычно 0,2–1%), а в газе — капли жидких углеводородов. Именно поэтому после сепараторов устанавливают дополнительное оборудование: электродегидраторы, концевые делители фаз, осушители газа. Ещё одно заблуждение — что сепарация и переработка нефти это одно и то же. Сепарация происходит на промысле и даёт сырую товарную нефть; переработка — это уже нефтеперерабатывающий завод, где из нефти получают бензин, дизель, мазут и другие продукты.