Deutsch
Francais
Nederlands
Svenska
Norsk
Dansk
Suomi
Espanol
Italiano
Portugues
Magyar
Polski
Cestina
Русский
A kitermelési folyadékok felszínre kerülésekor különböző anyagokat tartalmazhatnak. Az adott nyersolajban található természetes gáz mellett megjelenhetnek a képződési víz, homok a tározóból, talaj vagy üledék, valamint néhány vegyi adalék, amelyeket a kitermelési folyamat javítása érdekében használnak. A szétválasztás meghatározott sorrendet követ, így először a gáznemű komponenseket választják el, majd a talajt, homokot, szilárd anyagokat és vizet, végül pedig a nyersolaj emulziók felbontása következik. Ezek a lépések az ipari gyakorlatban a legfontosabb eljárások, amelyek lehetővé teszik a különböző fázisok hatékony kezelését és további feldolgozását.
Az első lépés, a gáznemű komponensek szétválasztása, elősegíti a gázok kivonását a folyékony komponensekből. Különös figyelmet kell fordítani bizonyos gázszennyeződésekre, mint a kén-hidrogén (H2S) és a szén-monoxid (CO), amelyek a természetes gáz előállításának melléktermékei. Ezek a gázok súlyos életveszélyt jelenthetnek, mivel mérgezőek és korróziót okozhatnak az infrastruktúrában. A gáznemű komponensek eltávolítása a nyomáscsökkentő kamrákon történő átpréselés révén történik, amely során csökken a folyadékban oldott gázok mennyisége.
A szétválasztó egységben a folyadékok és szilárd anyagok még mindig keverékben maradnak, amely elsősorban vizet, olajat és homokot tartalmaz. Bár az olaj és a víz általában nem keveredik, a szétválasztás során keletkező erőteljes turbulencia különböző emulziókat képezhet. Ezek lehetnek olaj-víz mikroemulziók (O/W) vagy fordítva, víz-olaj emulziók (W/O), és mindkét típus eltérő kémiai kezelést igényel a komplex keverékek felbontásához. A szétválasztás gyakran több réteget eredményez, melyek a következő sorrendben jelennek meg: nyersolaj, szabad víz, emulziós víz és homok. A víz és homok összességét alapvető üledéknek (BS&W) nevezik, és a gravitáció segítségével történik a szétválasztásuk, melyet „szabad víz eltávolításnak” (free water knockout) hívnak.
Az emulziókat fel kell bontani hőkezeléssel, 100-160°F közötti hőmérsékleten, vagy vegyi anyagok alkalmazásával. Miután az emulzió felbomlik, a fennmaradó olaj megfelelő minőségű lesz tárolásra, szállításra vagy finomítókba történő továbbításra, illetve exportálásra.
A gázfeldolgozási folyamatok általában tartalmaznak olyan nem kívánt gázkomponensek eltávolítását, mint a H2S, CO2, N2 és néhány vízgőz. Az első két gáz korrozív hatású, ezért eltávolításuk alapvető. A természetes gáz kitermelése során a feldolgozást elsőként a szennyező gázok eltávolítása követi, majd a vízgőz eltávolítása, mivel az csökkenti a csövek korrózióját. A nitrogén eltávolítása csak akkor szükséges, ha az indokolt. A feldolgozott gázt ezután a kompressziós egységhez továbbítják, majd egy frakcionáló egységbe, ahol a szénhidrogén komponensek egy része kinyerhető és az ipari vegyi alapanyagként értékesíthető, vagy folyékony szénhidrogénekké alakítható.
A gáz feldolgozása általában az alábbi lépéseket tartalmazza: (I) A víz eltávolítása, mivel a víz mindig nem kívánatos anyagnak számít a természetes gázban. A víz jelenléte szilárd vagy folyékony állapotban veszélyt jelenthet a csővezetékek számára. (II) Az éles gázok eltávolítása: A kén-hidrogén és a szén-dioxid a csövek és szelepek számára rendkívül korrozív hatásúak. A kén-hidrogén mérgező, és vízzel érintkezve kén-oxidokat képez, amelyek az eső savasodásáért felelősek. A szén-dioxid pedig egy erőteljes üvegházhatású gáz, amelyet minden körülmények között el kell távolítani. (III) A nehéz szénhidrogének eltávolítása: A nehezebb szénhidrogének, mint az etánnál nagyobb molekulájú vegyületek, kondenzálódhatnak, és kétfázisú áramlási rendszert hozhatnak létre, ami működési problémákat okozhat a csővezetékekben. Az ilyen vegyületek eltávolítása elengedhetetlen, mivel ezek nagyon jól értékesíthetők a vegyipar számára.
Bár a források eltérőek, a kereskedelmi forgalomban elérhető természetes gáz minden esetben megfelel bizonyos nemzetközi előírásoknak. Ezek közé tartozik a CO2 és H2S maximális koncentrációja, a szénhidrogén gázok előírt értékei és a felesleges víz eltávolítása. A nyersolajból származó gázeolaj elválasztó berendezés (GOSP) egyszerű módszerekkel történik, például a nyersolaj és a gáz szétválasztásával, amely során a nyomás csökkentése minden szakaszban lehetővé teszi a különböző fázisok leválasztását.
A GOSP négy fő szakaszra van felosztva: Az első szakaszban gyorsan szétválasztják a gázelemeket a folyadékoktól. A második szakaszban a gravitáció segíti a folyadékok és gázok további elválasztását. A harmadik szakaszban az olajcseppeket kondenzálják, hogy azok ne utazzanak tovább a gázáramlatokkal. A negyedik szakaszban a folyadékok leülepednek, és különválasztják az olajat a víztől.
Ez a szétválasztó egység tehát három fő funkcióval rendelkezik: (I) A gáznemű komponensek folyadékoktól való szétválasztása, (II) a képződési víz gyors eltávolítása az olajból, (III) a sótartalom csökkentése elfogadható szintre.
Hogyan befolyásolja a gáztöltő rendszerek teljesítményét az injekciós mélység és a gázsebesség?
A fizikai problémák értékeléséhez egy egyszerű matematikai modell elegendő a gázliftel működő olajkutak teljesítményének meghatározására állandó állapotú körülmények között. Különös figyelmet érdemel a liftgáz és a forrástól felfelé áramló többfázisú keverék közötti kölcsönhatás, mivel ez befolyásolja a nettó kőolaj áramlásának stabilitását. A kifejlett olajkutak vizsgálata során általában négy szakaszt szoktak tanulmányozni: olaj, gáz, víz és homok. Az ajánlott modell az alábbi feltevésekre alapozva fontos: (i) állandó állapotú módszer, (ii) homogén és egyszerű heterogén áramlás, (iii) egységes belső átmérő a csövek A és B szakaszában, (iv) sem az őshonos, sem a liftgáz nem oldódik fel vízben, valamint (v) egydimenziós áramlás.
Az első feltevés lehetővé teszi, hogy elhagyjuk a gázliftel kapcsolatos átmeneti állapotok modellezésének bonyolultságát. A második feltételezés szerint az áramlás nagy része buborékos áramlás lesz turbulens áramlásrendszerben, figyelmen kívül hagyva a csúszást. A többi feltevés tovább egyszerűsíti a kérdést a fázis-egyensúly és az áramlási geometria kezelésének szempontjából. Az A szakaszban lévő áramlás sűrűsége alacsonyabb, mint a B szakaszban, mivel ott magasabb a gáz aránya, ami részben a fázis elválasztásának következménye. Az egyszerűség kedvéért minden egyes szakasz hidraulikáját önállóan kell kezelni, mielőtt összesítjük őket, hogy megértsük az egész rendszer hidraulikáját.
A VLP (Vertical Lift Performance) képletét az alábbiak szerint kapjuk, ha figyelembe vesszük a mechanikai és hidrosztatikus veszteségeket A és B szakaszokban:
A feszültségi és gravitációs nyomásveszteség tényezőit az Yadua et al. (1999) számítása alapján a következőképpen adják meg:
A BHFP (Bottom Hole Flowing Pressure) IPR (Inflow Performance Relationship) egyenlete az alábbi formában van megadva:
A rendszer bemeneti és kimeneti hatékonysága az operációs (egyensúlyi) pontban azonos. A modell szerint a különböző szakaszok függetlensége lehetővé teszi az egyenletek összeillesztését, és végül az egyensúlyi kvadratikus egyenletet adja, amelynek megoldása a stabilizált (vagy egyensúlyi) folyadékszintet mutatja. Az egyenlet a következő formában van megadva:
Ahol a, b és c az alábbiak szerint számíthatók:
A modell érzékenységi vizsgálata során, amelyet a fiktív A-1 kútra végeztek, összehasonlították az eredményeket a PIPESIM nevű kereskedelmi szimulátorral. A vizsgálatok a következő tényezők hatását vizsgálták: (i) injekciós mélység, (ii) kutatásfej nyomás (WHFP), (iii) liftgáz áramlási sebessége, (iv) kút hossza, (v) liftgáz relatív sűrűsége, (vi) szilárd anyagok tartalma, (vii) folyadék termelési index (PI). Az eredmények azt mutatták, hogy az új modell és a PIPESIM együttes alkalmazásával az eltérések minimálisak. Az érzékenységi vizsgálatok során a liftgáz áramlási sebességét változtatva a stabilizált áramlási sebességre gyakorolt hatás azonos mértékben volt kimutatható mindkét modellnél.
A modellek közötti összehasonlítás során megfigyelhető volt, hogy az injekciós mélység hatása bonyolult, és nem minden esetben az a legjobb, ha minél mélyebbre helyezik el az injekciós pontot. Bizonyos esetekben, különösen az olaj- és vízkeverékeknél, a gázlift rendszerek hatékony működését a gravitáció és a súrlódás közötti interakció határozza meg. Ezt az elméletet az is megerősíti, hogy a mélyebb injekciós pontoknál a termelési sebesség növekedhet, míg sekélyebb pontok esetén a stabilizált áramlás csökkenhet. Ennek megfelelően az ideális injekciós mélység nem mindig a legnagyobb, hanem az adott geológiai és technikai körülményekhez legjobban illeszkedő pont.
Az új modell fontos előnye, hogy figyelembe veszi a szilárd anyagok hatását az áramlási rendszerekben, amit a PIPESIM nem tesz meg, mivel ez a szimulátor nem számol a szilárd részecskékkel. A szilárd anyagok tartalma különösen fontos lehet a gázlift rendszerekben, mivel ezek befolyásolják az áramlás dinamikáját, a nyomásesést és a termelési sebességet. Az új modell ezenkívül segít pontosabb előrejelzéseket adni a különböző paraméterek hatásainak figyelembevételével, beleértve a szilárd részecskék jelenlétét, ami a gázlift működésének egy kritikus eleme lehet a jövőben.