Лекция 3. �Тема: Подготовка, транспортировка и сбора нефти в промыслах

План

1. Подготовка нефтяного сырья

2. Система сбора и подготовки нефти.

3. Технологичесие схемы подготовки нефти в промыслах

Сбор и подготовка нефти на промыслах

• Стабилизация
• Обезвоживание нефти
• Обессоливание нефти
• Электрообессоливание
• Нефтяные эмульсии

​

Стабилизация нефти

 Сырая нефть содержит значительное количество растворенных в ней легких углеводородов C₁ — C₄. При транспортировке и хранении нефти они могут выделяться, вследствие чего состав нефти будет меняться. Чтобы избе жать потери газа и вместе с ним легких бензиновых фракций и предотвратить загрязнение атмосферы, эти продукты должны быть извлечены из нефти до ее переработки. Подобный процесс выделения легких углеводородов из нефти в виде попутного газа называется стабилизацией нефти. В зависимости от условий стабилизацию нефти осуществляют методом сепарации непосредственно в районе ее добычи на замерных установках, дожимных станциях и УПН (рис.1), или на газоперерабатывающих заводах.��В первом случае попутный газ отделяют от нефти многоступенчатой сепарацией в сепараторах-газоотделителях (траппах), в которых последовательно снижаются давление и скорость по тока нефти. В результате происходит десорбция газов, совместно с которыми удаляются и затем конденсируются летучие жидкие углеводороды, образуя «газовый конденсат». При сепарационном методе стабилизации в нефти остается до 2% углеводородов состава C₁ — C₄.

Извлеченная из скважин сырая нефть содержит попутные газы (50—100 м³/т), пластовую воду (200—300 кг/т) и раство ренные в воде минеральные соли (10—15 кг/т), которые отри цательно сказываются на транспортировке, хранении и после дующей переработке ее. Поэтому, подготовка нефти к перера ботке обязательно включает следующие операции:��— удаление попутных (растворенных в нефти) газов или ста билизация нефти;��— обессоливание нефти;��— обезвоживание (дегидратация) нефти.�

Схема стабилизации нефти

Обессоливание и обезвоживание нефти.

Удаление из нефти солей и воды происходит на промысловых установках подготовки нефти и непосредственно на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ).��В обоих случаях процессы обессоливания и обезвоживания нефти связаны с необходимостью разрушения эмульсий, которые образует с нефтью вода. При этом, на промыслах разрушаются эмульсии естественного происхождения, образовавшиеся в процессе добычи нефти, а на заводе — искусственные эмульсии, полученные при многократной промывке нефти водой для удаления из нее солей. После обработки содержание воды и хлоридов металлов в нефти снижается на первой стадии до 0,5— 1,0% и 100—1800 мг/л соответственно, и на второй стадии до 0,05—0,1% и 3—5 мг/л.

Для разрушения нефтяных эмульсий используются механические (отстаивание), термические (нагревание), химические и электрические методы. При химическом методе обезвоживания нагретую нефтяную эмульсию обрабатывают деэмульгаторами. В качестве последних используются различные неиногенные ПАВ типа защитных коллоидов: оксиэтилированные 

Рис.1. Схема сбора нефти, газа и воды на нефтяных промыслах:��1 — скважины; 2 — групповая замерная установка; 3 — коллектор; 4 — дожимная насосная станция; 5 — газоперерабатывающий завод; 6 — установка подготовки нефти; 7 — установка очистки воды; 8 — насосы; 9 — нагнетательные скважины; 10 — герметизированные резервуары, 11— установка «Рубин»; 12 — товарные резервуары; 13 — магистральный нефтепровод.�жирные кислоты, метил- и карбоксиметилцеллюлоза, лигносульфоновые кислоты и др. Наиболее эффективное удаление солей и воды достигается при электротермохимическом методе обессоливания, в котором сочетаются термохимическое отстаивание и раз рушение эмульсии в электрическом поле.

принципиальная схема ЭЛОУ.

1  — резервуар нефти; 2 — теплообменник; 3 — подогреватель; 4 — смеситель; 5 — электродегидрататор I ступени; 6 — электродегидрататор II ступени; 7 — холодильник; 8 — сборник обессоленной нефти; 9 — нефтеотделитель.

Описание принципиальной схемы

Нефть из сырьевого резервуара 1 с добавками деэмульгатора и слабого щелочного или содового раствора проходит через теплообменник 2, подогревается в подогревателе 3 и поступает в смеситель 4, в котором к нефти добавляется вода. Образовавшаяся эмульсия последовательно проходит электродегидрататоры 5 и 6, в которых от нефти отделяется основная масса воды и растворенных в ней солей, вследствие чего содержание их снижается в 8—10 раз. Обессоленная нефть проходит теплообмен ник 2 и после охлаждения в холодильнике 7 поступает в сбор нике8. Отделившаяся в электродегидрататорах вода отстаивается в нефтеотделителе 9 и направляется на очистку, а отделившаяся нефть присоединяется к нефти, подаваемой в ЭЛОУ.

Обессоливание и обезвоживание нефти увеличивает сроки межремонтной работы установок гонки нефти и снижает рас ход тепла, а также уменьшает расход реагентов и катализато ров в процессах вторичной переработки нефтепродуктов.�

​

Промысловая система сбора и ППС- комплекс коммуникаций и сооружений, расположенных на территории разрабатываемых объектов, обеспечивающих:

1. замер
2. транспортирование
3. подготовку до требуемых параметров
4. утилизацию всех попутно добываемых и извлекаемых в процессе производства продуктов и вредных веществ

Конструктивно – это разветвленная сеть трубопроводов (подземные, наземные, подводные, подвесные), соединяющих скважины, технологические установки, аппараты, сооружения

ППС - разделение жидких и газообразных УВ, освобождение их от посторонних примесей любого происхождения

​

Современные системы сбора продукции и схемы размещения должны обеспечить:

1. надежную герметизацию всей системы;
2. измерение дебита каждой скважины,
3. раздельный сбор продукции, смешение которой нежелательно;
4. возможность совмещения ТП в трубопроводах и технологическом оборудовании;
5. требуемое качество товарной продукции;
6. охрану окружающей среды;
7. использование избыточной энергии потока поступающего из ДС и особенностей рельефа местности;
8. автоматизацию и телемеханизацию основных ТП

Схема должна предусматривать возможность отключения отдельных и подключения новых, ввода необходимых ингибиторов, подогрева продукции, УЛФ

�Герметизированные системы сбора нефти, зависящие от рельефа местности�

Если рельеф местности месторождения ровный

Если рельеф местности месторождения всхолмленный

1-ДС, 2-выкидные линии, 3-АГЗУ, 4-сборный коллектор, 5-УПВ, 6-УПН, 7-АЗУ товарной нефти, 8-КНС, 9-НС, 10-коллектор товарной нефти, 11-товарные резервуары, 12-головная насосная станция, 13-магистральный нефтепровод, 14-сборный газопровод, 15-ГПЗ, 16-ДНС

Элементы системы сбора и подготовки УВ на промыслах:

1. эксплуатационные скважины (ДС, НС)
2. групповые замерные установки (ГЗУ), автоматическое переключение скважины на замер, измерение и регистрация дебитов скважин
3. дозаторные установки, для ввода в продукцию скважины деэмульгаторов
4. путевые нагреватели (печи электрические, газовые), нагрев продукции скважин для снижения вязкости и повышения текучести
5. сепараторы газа, аппараты для отделения нефти от газа (вертикальные, горизонтальные и гидроциклонные)
6. дожимные насосные станции (ДНС), для сепарации нефти от газа, очистки газа от капельной жидкости, дальнейшего раздельного транспортирования нефти центробежными насосами, а газа под давлением сепарации
7. установки подготовки нефти,
8. очистные сооружения для очистки промысловых вод,
9. резервуарные парки,
10. компрессорные станции,
11. системы улавливания паров нефти (УЛФ),
12. блоки очистки газа от сероводорода,
13. головные сооружения,
14. система ППД

Вертикальный сепаратор:

А – основная сепарационная секция;

Б – осадительная секция;

В – секция сбора нефти;

Г – секция каплеудаления;

1 – патрубок ввода ГЖС;

2 – раздаточный коллектор со щелевым выходом;

3 – регулятор давления «до себя» на линии отвода газа;

4 – жалюзийный каплеуловитель;

5 – предохранительный клапан;

6 – наклонные полки;

7 – поплавок;

8 – регулятор уровня на линии отвода нефти;

9 – линия сброса шлама;

10 – перегородки;

11 – уровнемерное стекло;

12 – дренажная труба

Горизонтальный сепаратор:

1 – технологическая емкость; 2 – наклонные желоба; 3 – пеногаситель;

4 – выход газа; 5 – влагоотделитель; 6 – выход нефти; 7 – устройство для предотвращения образования воронки; 8 – люк-лаз; 9 – распределительное устройство; 10 – ввод продукции

Технологическая схема газосепарационного узла:

1 – депульсатор;

2 – каплеотбойник;

3 – отстойник-сепаратор

УПН обеспечивает

1. обезвоживание, обессоливание и стабилизацию Н
2. снижение содержания механических примесей до допустимого уровня�

О б е з в о ж и в а н и е ПС включает:

1. разрушение БО на каплях воды с применением ПАВ и тепловой обработки
2. укрупнение капель за счет их слияния
3. разделение фаз

Технологическая схема обезвоживания нефти:

1 – газосепарационный узел; 2 – отстойник предварительного сброса воды; 3 – печь подогрева; 4 – узел обезвоживания нефти; 5 – каплеобразователь; 6 – гравитационный сепаратор-отстойник водонефтяной эмульсии

Методы разрушения эмульсий:

• гравитационное холодное разделение применяется при высоком содержании воды в пластовой жидкости с каплями больших размеров
• внутритрубная деэмульсация - добавление деэмульгаторов в движущуюся в трубах эмульсию (15-20 гр. на 1 тонну эмульсии)
• термическое воздействие- нагрев нефти перед отстаиванием
• термохимическое воздействие - применение деэмульгаторов и нагрева нефти перед отстаиванием
• электрическое воздействие на эмульсию производится в электродегидраторах. Под действием электрического поля капельки притягиваются друг к другу и сливаются
• разделение в поле центробежных сил производится в центрифугах, которые представляют собой вращающийся с большим числом оборотов ротор

О б е с с о л и в а н и е нефти (удаление избыточного количества хлористых солей из товарной продукции) осуществляется смешением обезвоженной нефти с пресной водой, после чего полученную искусственно эмульсию вновь обезвоживают

С т а б и л и з а ц и я (глубокое разгазирование) - завершающий этап подготовки нефти - отделение от нефти легких фракций с целью уменьшения потерь в результате испарения (осуществляется методом горячей сепарации или методом ректификации в специальной колонне)

Очистные сооружения промысловых вод предназначены для очистки ливневых вод, технологических потоков воды, пластовой воды из технологических аппаратов всех типов

Резервуарные парки - для сбора, хранения и учета нефти и нефтепродуктов на нефтяных промыслах, станциях магистральных нефтепроводов, заводах по переработке нефти, нефтебазах

Р е з е р в у а р ы - сосуды разной формы (цилиндрические вертикальные и горизонтальные) и размеров, построенные из различных материалов. По схеме установки – наземные и подземные. Объемы резервуаров от 100 до 120 000 м³

1 – световой люк; 2 – гидравлический предохранительный клапан; 3 – огневой предохранитель; 4 – дыхательный клапан; 5 – замерный люк; 6 – указатель уровня; 7 – люк-лаз; 8 – сифонный кран; 9 – хлопушка; 10 – приемо-раздаточные патрубки; 11 – перепускное устройство; 12 – управление хлопушкой; 13 – лебедка; 14 – подъемная труба; 15 – шарнир подъемной трубы; 16 – блок

Вертикальный цилиндрический резервуар

Компрессорные станции принимают газ из сетей сбора газа, аппаратов и резервуаров низкого и среднего давления, дожимают его до давления, обеспечивающего транспортирование газа до ГПЗ или до МГ высокого давления

Блоки очистки газа от сероводорода устанавливаются на ГЗУ и ДНС, на которых с помощью каталитических абсорбентов превращают находящийся в газе сероводород в элементарную серу

Установки по улавливанию легких фракций (УЛФ) предназначены для предотвращения потерь нефти и нефтепродуктов за счет улавливания и утилизации испаряющихся легких фракций

Принципиальная схема обвязки установки УЛФ

1 – резервуар; 2 – предохранительный клапан; 3 – манифольд; 4 – блок регуляторов давления; 5 – уклон; 6 – линия возврата жидких углеводородов из скруббера в резервуар; 7 – линия связи; 8 – привод (двигатель); 9 – скруббер; 10 – регулятор верхнего предела уровня жидкости в скруббере; 11 – компрессор; 12 – трехходовая задвижка; 13 – обратный клапан; 14 – регулятор предельного давления на выкиде компрессора; 15 – линия выхода газа в систему газосбора или на продажу; 16 – газовый счетчик.

Головные сооружения представляют насосные станции и резервуарные парки, предназначенные для приема подготовленной нефти из промыслов с последующей транспортировкой магистральными нефтепроводами

Система ППД включает водозаборы с очистными сооружениями, насосные станции, нагнетательные скважины и систему водопроводов, обеспечивающих доставку и нагнетание воды в эксплуатируемые объекты для ППД на заданном уровне

Системы сбора г а з а и его компонентов на г а з о в ы х месторождениях различают линейные, кольцевые, лучевые

Газ от 10 - 30 скважин по лучевым шлейфам направляется на установку комплексной подготовки газа (УКПГ). В зависимости от размеров залежи и запасов газа их может быть от 1 - 2 до 15 - 20 и более

Рис.7.12 Схема групповой системы сбора и газа

Схема УКПГ, содержащего небольшое количество конденсата

Газ от группы скважин 1 по коллектору 2 поступает на пункт подключения 3, затем на УКПГ 4. Очищенный и осушенный газ, пройдя пункт измерений расхода и давлений 5, по соединительным трубопроводам 6 направляется в промысловый коллектор 7

Схема технологической нитки УКПГ

После сепаратора 1, где газ очищается от капельной воды, углеводородного конденсата и твердых примесей, холодный газ под давлением поступает в абсорбер 2, где освобождается от паров воды, которые поглощаются в колонне раствором диэтиленгликоля (ДЭГ). Затем раствор ДЭГ поступает на регенерацию в колонну 3, предварительно пройдя теплообменник 4. Высокая температура в колонне 3 поддерживается с помощью парового подогревателя 5. Выделившиеся из ДЭГ пары воды охлаждаются в холодильнике 6, конденсируются и направляются в емкость 7. Конденсат частично сливается в канализацию, а частично возвращается в колонну для охлаждения ее верхней части и улавливания паров ДЭГ. Для поддержания вакуума в колонне 3 предусмотрен насос 8. Горячий обезвоженный ДЭГ, пройдя теплообменник 4, с помощью плунжерного насоса 9 нагнетается в абсорбер 2

​

При подготовке газа к транспорту наиболее эффективные методы извлечения конденсата из газа абсорбционные и адсорбционные

Абсорбционный метод основан на способности минеральных масел поглощать из природного газа преимущественно тяжелые углеводороды и отдавать их при нагнетании

Адсорбционный метод основан на избирательном свойстве твердых пористых веществ (адсорбентов) поглощать газы

С помощью адсорбционных установок кроме осушки газа улавливают конденсат углеводородов

Подземные хранилища газа

предназначены для повышения надежности газоснабжения и улучшения экономических показателей транспортных систем

Магистральные газопроводы и газовые промыслы представляют собой капиталоемкие сооружения. Поэтому себестоимость добычи и транспорта газа существенно зависят от степени их загрузки

Приближенно можно принять, что при недогрузке системы, равной 1%, себестоимость добычи и транспорта газа повышается также на 1 %. Потребление же газа имеет ярко выраженный неравномерный характер

Подземные хранилища газа позволяют покрывать сезонные и даже суточные колебания спроса на газ

Хранилища располагаются вблизи потребителей газа, однако бывают условия, когда их целесообразно разместить в начале системы, например, около газоперерабатывающего завода для обеспечения планомерной работы последнего

Существует несколько способов регулирования и покрытия неравномерности спроса на газ (использование буферных потребителей газа, применение установок кратковременного производства искусственного газа). Наиболее радикальным средством являются подземные газохранилища

​

Виды подземных газохранилищ по характеру резервуара

1. Созданные в пористой среде
2. Созданные в кавернах горных пород

​

Наибольшее развитие получили пористые хранилища, поскольку они могут иметь большую емкость, а резервуар для них создан природой. Пористое газохранилище представляет собой относительно небольшую искусственную залежь, эксплуатируемую циклически

• Газ также можно хранить в шахтах, пещерах, тоннелях, но более пригодны для этой цели специально размытые каверны в отложениях каменной соли. Последние емкости имеют те преимущества, что гарантируется отсутствие утечек газа в породу, возможны разработка емкостей с поверхности земли и использование широко распространенных в природе пластов минерала галита
• Хранилища газа в соляных кавернах обходятся в 2-5 раз дороже пористых, но они не подвержены обводнению, позволяют без особых дополнительных затрат подавать в систему газ при очень больших его расходах Геометрическая емкость отдельных соляных каверн достигает 300 тыс. м³. Строится такая емкость около 3-5 лет

​