Aula 6

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UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA
Aula 6: 
Separador Trifásico
Disciplina: Instalações de Produção de Petróleo
Prof. Eugenio F. Simões
http://www.linkedin.com/in/eugenio-fredericci-simoes
AULA 6
Separador Trifásico
Referência textual para esta aula:
• Manning,F.S., Thompson, R.E.,1995. Oilfield Processing Volume Two: Crude Oil.
Penwell Publishing Company
• Capítulo 6
• Campbell, J.M., 1984. Gas Conditioning and Processing Volume 2. 7th edition,
Campbell Petroleum Series.
• Capítulo 11
1. Esquema do Processamento Primário
SEPARADOR TRIFÁSICO
Armazenamento e/ou 
Exportação de Óleo
Descarte de 
Água
Separador Trifásico
Remoção de Água e 
Estabilização do Óleo
Remoção de Água e 
Enquadramento do 
Gás
Enquadramento do 
TOG (Teor de Óleos 
e Graxas)
Compressor
Exportação 
de Gás
Po
ço
s
Tratamento 
para Re-
Injeção
Re-Injeção / Gas Lift
1. Esquema do Processamento Primário
SEPARADOR TRIFÁSICO
Armazenamento e/ou 
Exportação de Óleo
Descarte de 
Água
Separador Trifásico
Remoção de Água e 
Estabilização do Óleo
Remoção de Água e 
Enquadramento do 
Gás
Enquadramento do 
TOG (Teor de Óleos 
e Graxas)
Compressor
Exportação 
de Gás
Po
ço
s
Tratamento 
para Re-
Injeção
Re-Injeção / Gas Lift
2. Separadores Trifásicos
• São vasos utilizados para a separação do fluido multifásico, que vem do reservatório,
em suas fases constituintes (água, óleo e gás);
• Os separadores trifásicos são o primeiro estágio de separação. Pode ser um vaso
separador único ou com mais vasos em série (chamados estágios de separação);
• O objetivo dos separadores trifásicos é separar as fases que se encontram livres,
ou seja, água não emulsionada e gás livre nas condições do separador.
• Separadores Trifásicos também são chamados de Free Water Knockout (FWKO).
SEPARADOR TRIFÁSICO
FWKO. Fonte: http://www.sunrypetro.com/fwko.html
http://www.sunrypetro.com/fwko.html
3. Separadores Verticais e Horizontais
• Vasos separadores podem ser classificados como verticais e horizontais, a depender
da orientação de sua maior dimensão;
• Nos separadores verticais, o fluxo de entrada é direcionado por defletores para as
paredes do separador, o que promove um movimento centrífugo. Estes separadores
são mais propensos a carrear gotículas de líquidos pela corrente de gás, pois o gás e
o líquido escoam em direções opostas. Ao passo que gotas maiores tendem a descer,
as gotas menores necessitam de um equipamento adicional para serem removidas, o
mist extractor.
• Nos separadores horizontais, a energia cinética do fluxo de entrada é dissipada por
um ou mais defletores – os defletores, além de reduzirem a velocidade do
escoamento, reduzem a turbulência dentro do vaso. A corrente de gás contorna os
defletores e entra em uma segunda seção, onde ocorre a remoção das gotículas de
líquido ainda presentes na corrente de gás. Os líquidos (separados nos defletores)
são retidos nesta segunda seção.
SEPARADOR TRIFÁSICO
3. Separadores Verticais e Horizontais
SEPARADOR TRIFÁSICO
Fonte: Manning,F.S., Thompson, R.E.,1995. Oilfield
ProcessingVolume Two: CrudeOil. PenwellPublishing
Com
4. Separadores Verticais Vs Horizontais
• Separadores Verticais
• Vantagens:
• Ocupa menor área;
• Maior tolerância para variações no nível de líquido;
• Pode comportar maiores quantidades de sólidos se depositando no fundo (e.g.
areia);
• Desvantagens:
• Requer um maior diâmetro (que o horizontal) para uma mesma capacidade;
• Aplicação Típica: baixo ou alto GOR (gas-to-oil ratio) e scrubber;
SEPARADOR TRIFÁSICO
4. Separadores Verticais Vs Horizontais
• Separadores Horizontais
• Vantagens:
• Requer um menor diâmetro (que o vertical) para uma mesma capacidade;
• Gás não escoa em contra-corrente com o líquido que drena do mist extractor;
• Maior área de interface (menos turbulência, facilita dispersão de espuma);
• Desvantagens:
• Área para escoamento do gás é reduzida;
• Menor tolerância para variações no nível de líquido;
• Aplicação Típica: separação trifásica, óleos com tendência a formar espuma,
grandes volumes de gás e líquido
SEPARADOR TRIFÁSICO
5. Internos do Separador
• Defletores (baffles)
• Mist Extrator (extrator de névoa);
• Wave Breaker (quebra ondas);
• Sistema para Remoção de areia/sólidos depositados;
• Vortex Breaker;
• Placas Divisoras (wier plate);
SEPARADOR TRIFÁSICO
Extratores de névoa
Fonte: Paiva (2016)
1
2
3
1= QUEBRA ONDAS
2= SISTEMA PARA 
REMOÇÃO AREIA E 
SÓLIDOS
3= EXTRATOR DE NÉVOA
Vortex Breaker. Fonte: Campbell, J.M., 1984. 
Gas Conditioning and Processing Volume 2. 7th
edition, Campbell Petroleum Series.
5. Internos do Separador – Mist Extractor
• Mist Extrator (extrator de névoa) são dispositivos separadores pelo mecanismo de
colisão (impingement). Também conhecidos como Demister;
• São utilizados para a remoção de gotículas de líquido presentes na corrente de gás
separada. O uso deste dispositivo aumenta a eficiência do separador (i.e. com o Mist
Extractor, o separador pode ter dimensões menores);
• A corrente de gás é forçada através do Mist Extractor. As gotículas de líquido
presentes na corrente de gás coalescem no Mist Extractor e são drenadas para a
região da fase líquida;
• Os principais tipos de Mist Extractor são:
• Vane – consiste de um labirinto de placas paralelas. O gás é forçado por este
labirinto, que muda a direção várias vezes. Neste processo o líquido presente na
corrente de gás tende a coalescer na superfície das placas e é drenado;
• Wire Mesh – são usados quando a corrente de gás é suficientemente livre de
sólidos (pois pode entupir mais facilmente). As gotas de líquido aderem ao fio,
coalescem e são drenadas.
SEPARADOR TRIFÁSICO
5. Internos do Separador – Mist Extractor
SEPARADOR TRIFÁSICO
Fonte: Manning,F.S., Thompson, R.E.,1995. Oilfield
ProcessingVolume Two: CrudeOil. PenwellPublishing
Com
Wire Mesh. Fonte: 
http://encyclopedia.che.engin.um
ich.edu/Pages/SeparationsMech
anical/MistEliminators/MistElimin
ators.html
http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsMechanical/MistEliminators/MistEliminators.html
5. Internos do Separador – Wave Breaker
• São placas, utilizadas em separadores horizontais, para atenuar a propagação de
ondas no separador.
SEPARADOR TRIFÁSICO
5. Internos do Separador – Vortex Breaker
• Para evitar vórtices na saída do separador. Vórtices podem causar carreamento do
gás pelo líquido (gas carry under) e perda de carga excessiva.
SEPARADOR TRIFÁSICO
Fonte: http://www.piping-designer.com/index.php/disciplines/mechanical/91-
stationary-equipment/vessel/1509-vessel-internals
http://www.piping-designer.com/index.php/disciplines/mechanical/91-stationary-equipment/vessel/1509-vessel-internals
5. Internos do Separador – Defletor de Entrada
• Defletores de entrada provocam mudança abrupta de direção no fluxo de entrada,
reduzindo a velocidade e facilitando a separação gás-líquido.
SEPARADOR TRIFÁSICO
Fonte: http://www.piping-
designer.com/index.php/d
isciplines/mechanical/91-
stationary-
equipment/vessel/1509-
vessel-internals
http://www.piping-designer.com/index.php/disciplines/mechanical/91-stationary-equipment/vessel/1509-vessel-internals
5. Internos do Separador – Remoção de Areia
• Areia/sólidos podem acumular no separador. Sistemas de remoção de areia
geralmente usam um fluido (e.g. água) para fluidizar a areia e escoá-la para descarte.
SEPARADOR TRIFÁSICO
Fonte: http://www.kasravand.com/index.php/separatoers/internals-
for-separators/sand-jetting-system
http://www.kasravand.com/index.php/separatoers/internals-for-separators/sand-jetting-system
5. Internos do Separador – Remoção de Areia
SEPARADOR TRIFÁSICO
https://www.youtube.com/watch?v=VuS-L6eSo9A
https://www.youtube.com/watch?v=VuS-L6eSo9A
6. Separador Horizontal – Bifásico
SEPARADOR TRIFÁSICO
6. Separador Horizontal – Trifásico
SEPARADOR TRIFÁSICO
6. Separador Horizontal – Trifásico
SEPARADOR TRIFÁSICO
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=sPDvpZiIX7o
https://www.youtube.com/watch?v=sPDvpZiIX7o7. Separador Vertical – Trifásico
SEPARADOR TRIFÁSICO
Fonte: Kunert et al, 2007
7. Separador Vertical – Bifásico
SEPARADOR TRIFÁSICO
8. Separadores Trifásicos
SEPARADOR TRIFÁSICO
https://www.youtube.com/watch?v=8T9aAt93ql0
https://www.youtube.com/watch?v=8T9aAt93ql0
9. Variáveis de Processo
• As condições de operação de um separador são definidas por:
• Pressão de separação;
• Temperatura;
• Nível;
• Instrumentação e Controle:
• Transmissores de Pressão e Temperatura
• Nível:
• Transmissores de Pressão diferencial
• Radar
• Sensores capacitivos
• Profiler (célula Geiger müller)
SEPARADOR TRIFÁSICO
9. Variáveis de Processo – Pressão
• É ajustada em função da pressão ótima de separação.
• Quando a pressão de separação é reduzida, o volume de gás liberado pelo
óleo aumenta.
• Quanto menor a pressão maior será a quantidade de gás ocupando o
mesmo espaço no separador;
• Aumento da pressão de separação irá produzir um efeito oposto e permitirá
um aumento na capacidade do separador.
• O controle da pressão também é importante para controlar a velocidade do
gás. Velocidades muito altas podem ser danosas para a separação pois
poderá ocorrer arraste líquido na corrente de gás.
SEPARADOR TRIFÁSICO
9. Variáveis de Processo – Temperatura
• A temperatura de separação é determinada pela vazão, profundidade do
poço, comprimento das linhas, etc... Normalmente não é parâmetro
controlável no separador;
• Um aumento na temperatura do separador tem o mesmo efeito que uma
redução na pressão de separação, causando portanto um aumento na vazão
de gás.
• Aumento de temperatura geralmente provoca uma redução nas densidades
do óleo e do gás, facilitando a retirada da água emulsionada no óleo e
também diminuindo a formação de espuma.
• Em certas regiões há uma grande diferença de temperatura durante o dia e
a noite e isto, algumas vezes, afeta a operação do separador.
SEPARADOR TRIFÁSICO
9. Variáveis de Processo – Nível
• Se o separador recebe um fluxo regular, então é possível manter o nível e velocidade
de circulação de gás estáveis obtendo a máxima eficiência de separação.
• Um mesmo separador pode ser ajustado para condições diferentes de operação, tais
como:
• Máxima capacidade ao óleo;
• Máxima capacidade ao óleo e ao gás;
• Máxima capacidade ao gás.
• O controle de nível é importante para evitar liquid carry over e gas carry under ou
gas blowby:
• Liquid Carry Over: líquido escoa pela saída de gás;
• Gas Carry Under ou Gas Blowby: gás escoa pela saída de líquido;
• Em separadores trifásicos também pode ocorrer de água escoar pela saída de óleo
em caso de descontrole de nível;
SEPARADOR TRIFÁSICO
GLOSSÁRIO DA AULA
Free Water Knockout (FWKO) – Separador trifásico utilizado para separar água livre, óleo e gás;
Gas Carry Under – gás que escoa pela saída de líquido de um separador (fruto de descontrole 
operacional);
Gas Blowby – o mesmo que Gas Carry Under;
GOR (gas-to-oil ratio) – é a razão entre o volume de gás produzido e o volume de óleo morto
produzido (em condições de referência);
Liquid Carry Over – líquido que escoa pela saída de gás de um separador (fruto de descontrole 
operacional);
mist extractor – são dispositivos separadores pelo mecanismo de colisão (impingement). Também 
conhecidos como Demister;
Scrubber – Vasos separadores que não requerem controle de nível. Geralmente empregado em
separação de líquido que escoa em pequena quantidade em uma corrente de gás.
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