Конструкция и принцип работы трехфазного сепаратора для пара, воды и масла. 

Жидкости, используемые в нефтегазодобыче, состоят из различного количества нефти, воды, природного газа и осадка. Первым этапом добычи нефти и газа является использование сепараторов для разделения жидкости на составляющие. Трехфазные сепараторы используют силу тяжести для разделения добываемой жидкости на газовую, нефтяную и водную фазы. К распространенным типам относятся горизонтальные, вертикальные и сферические сепараторы.

Схема конструкции горизонтального трехфазного сепаратора

Типичная внутренняя структура трехфазного сепаратора включает в себя: входной отводчик, пеногаситель, коалесцирующую пластину, вихретоковый сепаратор и демистер. Внутреннее пространство сепаратора разделено на три основные зоны: основную зону разделения, зону гравитационного разделения и зону демистера.

Основная зона разделения: В этой зоне происходит разделение большей части жидкой фазы. В основной зоне входной отводчик резко меняет направление и скорость потока жидкости, в результате чего большинство капель ударяются об отводчик и падают под действием силы тяжести, обеспечивая таким образом разделение.

Зона гравитационного разделения: Основная часть сепаратора. В этой зоне гравитационного разделения газовая и жидкая фазы имеют относительно низкую скорость. Во время потока газовой фазы мелкие капли отделяются от потока под действием силы тяжести. Зона гравитационного разделения также включает в себя разделение и агрегацию различных капель под действием силы тяжести и плавучести. Зона гравитационного разделения является критически важной зоной для безопасной и стабильной работы разделительного оборудования, поскольку в этой части могут возникать засоры или колебания.

Зона удаления запотевания: Поскольку в зоне гравитационного разделения невозможно отделить от воздушного потока чрезвычайно мелкие капли, необходима зона удаления запотевания для удаления остаточных капель в газовой фазе с помощью устройства для удаления запотевания. Как правило, в зоне удаления запотевания предусмотрена ударная плоскость, на которой чрезвычайно мелкие капли могут агрегироваться и образовывать более крупные капли, которые затем отделяются от воздушного потока под действием силы тяжести.

В трехфазном сепараторе жидкость поступает в контейнер через входное отверстие и немедленно ударяется о входной распределитель. Этот внезапный удар обеспечивает первоначальное разделение жидкости и пара, инициируя процесс разделения нефти и газа.

В секции сбора жидкости в контейнере происходит разделение нефти и эмульсии, образуя слой над свободной водой. Уровень нефти поддерживается водосливом, а уровень воды — регулятором уровня раздела фаз.

Нефть переливается через верхнюю часть водослива, и ее уровень затем регулируется регулятором уровня, который управляет сливным клапаном. Регулятор уровня раздела фаз также определяет высоту границы раздела нефть-вода. Этот регулятор подает сигнал другому сливному клапану для сброса как можно большего количества воды из контейнера, поддерживая границу раздела нефть-вода на заданной высоте. Одновременно газ поднимается к верхней части сепаратора, течет горизонтально и выводится через демистер в регулирующий клапан высокого давления, который поддерживает постоянное давление в контейнере.