
- •Основные технологические процессы промысловой подготовки воды
- •1. Выбор трассы трубопроводной магистрали
- •2. Методы увеличения пропускной способности
- •3. Последовательная перекачка нефти и нефтепродуктов
- •Самостоятельная работа №4
- •Борьба с гидратообразованиями в газопроводах
- •Самостоятельная работа №5
- •Осушка газа от капельной жидкости
- •Очистка газа от сероводорода и углекислоты
- •Очистка внутренней поверхности газопровода
- •Одоризация газа
Самостоятельная работа №1
Мероприятия по защите оборудования скважин от примесей.
Типы газовых и газоконденсатных месторождений и способы их эксплуатации, в зависимости от количества продуктивных пластов.
Для защиты забоя скважин от попадания песка устанавливают различные фильтры.
В процессе эксплуатации обводненных газовых скважин применяют периодическое и непрерывное удаление влаги из скважин.
К периодическим относятся:
остановка скважин (периодически) для обратного поглощения жидкости пластом;
продувка скважин в атмосферу;
вспенивание жидкости в скважину за счет введения в скважину пенообразующих веществ (пенообразователей).
К непрерывным относятся:
эксплуатация скважин при скоростях выходящего газа, обеспечивающих вынос воды с забоя;
непрерывная продувка скважин;
откачка жидкости скважинными насосами;
непрерывное вспенивание жидкости в скважине.
Если газовые скважины эксплуатируются на месторождениях с кислыми газами, содержащими большое количество сероводорода и углекислого газа, то главное - это защита обсадных и фонтанных труб и оборудования от их агрессивного воздействия. Для защиты от коррозии разработаны различные методы:
- ингибирование с помощью веществ - ингибиторов коррозии (химические вещества для снижения или прекращения коррозии);
применение для оборудования легированных коррозионно-стойких неметаллических и металлических покрытий;
применение коррозийно-стойких неметаллических и металлических покрытий;
использование специальных технологических режимов эксплуатации оборудования.
В практике встречаются однопластовые и многопластовые месторождения.
Рис. 24. Схема многопластового месторождения
Эксплуатацию многопластовых газовых или газоконденсатных месторождений можно вести 2 способами.
для извлечения газа из продуктивных пластов на каждый пласт пробуривают свои скважины, что приводит к значительному увеличению числа скважин и повышению капитальных затрат.
извлечение газа и газа конденсата из 2-х или более пластов выполняют одной скважиной. Т.о. значительно сокращается число скважин, а следовательно и капитальные затраты и увеличивается дебит каждой скважины.
При эксплуатации многопластовых месторождений одной скважиной часто применяют раздельный отбор газа из каждого пласта (с использованием различных схем). При раздельной эксплуатации применяют как одну, так и несколько колонн фонтанных труб, когда газ из всех пластов поступает в скважину, перемешивается и по фонтанным трубам выходит на поверхность. Но в этом случае невозможно контролировать и регулировать разработку отдельных пластов.
Самостоятельная работа № 2
Методы удаления примесей из нефти и газа
Методы очистки воды и виды воды, закачиваемой в продуктивные пласты
Продукция нефтяных скважин, прежде всего, подвергается процессу сепарации (отделения от нефти газа и воды). Она осуществляется в несколько ступеней:
первичная сепарация – на АГЗУ;
вторая и последующая – на УКПН.
Сепарацию нефти выполняют в специальных аппаратах-сепараторах, которые бывают вертикальными и горизонтальными.
Горизонтальные сепараторы имеют ряд преимуществ перед вертикальными:
большую пропускную способность;
более высокий эффект сепарации.
Но принцип работы у сепараторов аналогичен.
Обезвоживание и обессоливание нефти – взаимосвязанные процессы, т.к. основная масса солей сосредоточена в пластовой воде и удаление воды приводит одновременно к обессоливанию нефти. Обезвоживание нефти затруднено тем, что нефть и вода образуют стойкие эмульсии типа “вода в нефти”. В этом случае вода диспергирует в нефтяной среде на мельчайшие капли, образуя стойкую эмульсию. Следовательно, для обезвоживания и обессоливания нефти необходимо отделить от нее эти мельчайшие капли воды и удалить воду из нефти.
Для обезвоживания и обессоливания нефти используют следующие технологические процессы: гравитационный отстой нефти; горячий отстой нефти; термохимические методы; электрообессоливание и электрообезвоживание нефти.
Самый простой по технологии – процесс гравитационного отстоя (холодного отстоя). В этом случае нефтью заполняют резервуары и выдерживают определенное время (48ч. и более). В это время происходят процессы коагуляции капель воды и под действием силы тяжести (гравитации) они оседают на дно резервуара, где и скапливаются в виде слоя подтоварной воды. Но это малоэффективный и малопроизводительный метод обезвоживания нефти (холодный).
Более эффективен горячий отстой обводненной нефти – за счет предварительного нагрева нефти до температуры = 50-700 C значительно облегчаются процессы коагуляции капель воды и ускоряется процесс отстоя. Общим недостатком этих методов является малая эффективность.
Поэтому, применяют более эффективные методы: химические, термохимические, а т.ж. электрообезвоживание и обессоливание.
При химических методах в обводненную нефть вводят специальные вещества, называемые деэмульгаторами (обычно ПАВ). Их вводят в состав нефти в небольших количествах – от 5-10 до 50-60г на 1т нефти.
Эффективность и скорость химического обезвоживания значительно повышают за счет нагрева нефти, т.е. при термохимических методах, за счет снижения вязкости нефти при нагреве и облегчения процесса слияния мелких капель в крупные.
Наиболее низкое остаточное содержание воды достигается при использовании электрических методов обезвоживания и обессоливания.
Эти процессы связаны с пропусканием нефти через спецаппараты – электродегидраторы, где нефть проходит между электродами, создающими электрическое поле высокого напряжения (20-30 кВ). Для повышенной скорости этого процесса нефть предварительно подогревают до 50-700 C .
При прохождении нефти через электрическое поле высокого напряжения капли воды поляризуется, т.е. вытягиваются в длину и по краям капель формируется противоположные электрические заряды. Поляризация капель воды способствует объединению мелких капель в крупные и ускорению их выделения из нефти.
На УКПН используют все методы дегазации, обессоливания и обезвоживания нефти.
Частицы механических примесей удаляются из нефти в процессе сепарации и отстоя.
В технологии промысловой подготовки нефти применяют т.ж. стабилизацию нефти. После дегазации в составе нефти остается какое-то количество легких углеводородов - метана, этана и др. При хранении такой нефти в резервуарах, при транспортировке ее по трубопроводам, в цистернах, по железной дороге или водным путем - значительная часть этих легких углеводородов испаряется. Они являются инициаторами интенсивного испарения нефти. В то же время - это ценное сырье и топливо (легкий бензин). Поэтому из нефти извлекают легкие низкокипящие углеводороды - это стабилизация нефти.
Для стабилизации нефти ее подвергают горячей сепарации, выполняемой на специальной стабилизационной установке. При этом процессе нефть предварительно нагревают в специальных нагревателях и подают в сепаратор, обычно горизонтальный. В сепараторе из подогретой до 40-800 С нефти активно испаряются легкие углеводороды, которые отсасываются компрессором и через холодильник стремятся в газопровод.
При промысловой подготовке газа в основном для удаления влаги и конденсата применяют 3 технологических процесса: низкотемпературную сепарацию (НТС), абсорбционную сушку и адсорбционную сушку.
Для подготовки газа на чисто газовых месторождениях для удаления влаги широко применяют абсорбционную и адсорбционную сушки.
При наличии в газе конденсата наряду с сушками, особенно в условиях северных газоконденсатных месторождений, широко применяют НТС, а при содержании конденсата более 100 куб.см в 1 куб.м газа применяют т.ж. и низкотемпературную абсорбцию.
Если газ содержит повышенное количество сероводорода и углекислого газа (кислые газы), то газ дополнительно очищают на специальных установках, а на крупных месторождениях на ГПЗ.
НТС осуществляется при температуре от – 150 С в гравитационных или циклонных сепараторах с предварительным охлаждением газа. Охлаждение до низких температур позволяет более глубоко провести удаление влаги и конденсата. Для охлаждения используют 2 метода: дросселирование газа и применение специальных холодильных машин. Метод дросселирования основан на «дроссель-эффекте» или эффекте Джоуля-Томсона, который изучают в физике.
Сущность НТС состоит в конденсации тяжелых углеводородов при низкой температуре и высоком давлении и отделении их от сухого газа. Получение низких температур (-10 и -20) достигается в результате расширения газа высокого давления или с помощью установок искусственного холода.
Процесс расширения газа высокого давления происходит путем дросселирования, т.е. снижения давления газа в процессе его прохождения через штуцер.
Однако дросселирование эффективно для охлаждения газа только при определенном устьевом давлении газовой скважины – не менее 6 МПа. Поэтому дросселирование на поздних стадиях разработки месторождения неэффективно из-за падения давления газа. В этом случае применяют специальные холодильные машины. Это позволяет вести подготовку газа до конца разработки месторождения, но при этом возрастают капитальные вложения в обустройство промыслов (в 2 – 2,5 раза).
Абсорбционная сушка выполняется в 2 этапа:
1 – газообразные углеводороды поглощаются жидким поглотителем – абсорбентом;
2 – они извлекаются из насыщенного абсорбента с помощью горячего газа или водяного пара – процесс десорбции. Абсорбент – масла, керосин.
Для проведения абсорбции применяют специальные абсорбционные колонны. В корпусе колонны-абсорбера по высоте снизу вверх последовательно расположены 3 секции: сепарационная, поглотительная (абсорбционная) и отбойная. Абсорбент (водный раствор диэтиленгликоля ДЭГ) поступает в верхнюю часть колонны и движется сверху вниз. Газ проходит по колонне-абсорберу в противоположном направлении, т.е. снизу вверх, и контактирует с абсорбентом. В поглотительной секции абсорбера и происходит основной процесс поглощения влаги абсорбентом. Осушенный газ выходит из верхней части абсорбера, а насыщенный влагой раствор ДЭГ – из нижней части абсорбера. Регенерация насыщенного водой абсорбента осуществляется путем его нагрева в печах и испарения воды.
Адсорбционная сушка основана на избирательном свойстве твердых пористых веществ – адсорбентов поглощать газы. Адсорбенты – силикагели, алюмогели, цеолиты, активированный уголь.
Адсорбционную сушку осуществляют в адсорбционной колонне, в состав которой входят две или более колонн-адсорберов. Когда один из аппаратов работает в режиме адсорбции, то другой – в режиме регенерации – десорбции. Насыщенные водой и конденсатом вещества-адсорбенты могут быть регенерированы за счет удаления поглощенной влаги и повторно использованы.
При режиме адсорбции сырой газ проходит в аппарате через слой адсорбента и очищается от влаги и конденсата. В таком режиме аппарат работает 8 часов, реже 16 или 24 часа. За это время слой адсорбента насыщается влагой и конденсатом. После этого аппарат переключается на работу в режиме регенерации. При регенерации адсорбента часть сырого газа нагревают в нагревателях до температуры 200 – 300 С и затем подают в колонну. Где он проходя через слой насыщенного влагой и конденсатом адсорбента, поглощает влагу и конденсат и выводит их за пределы колонны.
Адсорбционные методы осушки газа по сравнению с абсорбционными позволяют провести более глубокую очистку газа от влаги. Поэтому их применяют чаще на северных месторождениях при этом точка росы снижается до – 50 С и ниже.
Точка росы – температура, до которой должен охладиться газ, чтобы достигнуть состояния насыщения водяным паром.
На месторождениях с сероводородом газ надо от него очистить (месторождения – Оренбургское и Аксарайское под Астраханью). Минимальное количество не должно превышать 2 г. на 1000 куб м газа. Для удаления из газа сероводорода часто применяют абсорбционные методы, которые можно разделить на 3 группы:
Абсорбция сероводорода за счет его физического растворения в абсорбенте, в качестве которого применяют ацетон и др.вещества;
Абсорбция сероводорода и за счет физического растворения, и за счет одновременно протекающих химических реакций взаимодействия вещества – абсорбента с сероводородом. Применяется смесь растворителя – сульфинола и химического поглотителя – диизопропаноламина и воды;
Абсорбция сероводорода и углекислого газа при их химическом взаимодействии с химически активной частью абсорбента – применяют моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) и др.
Абсорбцию газа от сероводорода и углекислого газа проводят в абсорберах.
Основные технологические процессы промысловой подготовки воды
Воды, отделенные от нефти на УКПН, необходимо очистить от мех. примесей, капель нефти, гидратов окиси железа и солей и только после этого закачивать в продуктовые пласты. Для очистки сточных вод применяют закрытую (герметизированную) систему очистки. Используют 3 метода:
- отстой - основан на гравитационном разделении твердых частиц мех. примесей, капель нефти и воды. (в горизонтальных аппаратах - отстойниках или вертикальных);
фильтрование - основан на прохождении загрязненной пластовой воды через гранулы полиэтилена. Гранулы полиэтилена «захватывают» капли нефти и частицы мех. примесей;
флотация - основан на одноименном явлении, когда пузырьки воздуха или газа, проходя через слой загрязненной воды снизу вверх, осаждаются на поверхности твердых частиц, капель нефти, и они всплывают на поверхность в виде грязной пены.
Так же в пласты закачивают пресную воду, получаемую из 2 источников:
открытых водоемов (рек) – значительно загрязнена глинистыми частицами, соединениями железа, микроорганизмами и требует дополнительной очистки. При этом применяют 2 вида забора воды из водоемов:
подрусловый - воду забирают ниже дна реки - «под руслом». В пойме реки пробуривают скважины глубиной 20-30м и диаметром 300мм.
открытый – воду с помощью насосов первого подъема откачивают из реки и подают на водоочистную станцию, где она очищается.
Самостоятельная работа №3
Выбор трассы трубопроводной магистрали.
Методы увеличения пропускной способности трубопроводов
Последовательная перекачка нефти и нефтепродуктов
Понятия: «горячая» перекачка и «горячий» трубопровод.
1. Выбор трассы трубопроводной магистрали
Развитие сети нефтегазопроводов осуществляется на основе технико-экономических обоснований с выявлением наиболее оптимальных направлений проектируемых магистралей. Проекты разрабатываются по-этапно:
Задание на проектирование выдается соответствующим министерством. В задании указываются общие требования к объекту нового строительства, в том числе:
ориентировочное направление будущей трубопроводной магистрали (начальный, промежуточный и конечный пункты);
месторасположение НБ и газохранилища;
проектная пропускная способность нефтепровода, нефтепродуктопровода или газопровода и грузооборот НБ и газохранилища.
Технический проект – выполняется с целью окончательного решения основных принципиальных проектных предложений и уточнения рекомендаций в ТЭО. В техническом проекте рассматривается весь комплекс инженерных задач (выбор площадок и трассы под строительство, выявления источников снабжения основным сырьем, топливом, водой и энергией, строительными материалами и т.д.).
Изыскательные работы – в их задачу входит наиболее детальный сбор и уточнение исходных данных, необходимых для проектирования. В объем изысканий входит следующий комплекс работ: экономические изыскания, трассирование, топографо-геодезическая съемка, инженерно-геологические, гидрологические изыскания и метеорологические наблюдения.
Для труднодоступных мест трассы производится аэровизуальное обследование и аэрофотосъемка.
Профиль трассы трубопровода является основным графическим материалом, при помощи которого определяются расстояния между ПС, выявляются перевальные, возвышенные точки трассы, а т.ж. глубокие впадины.
При инженерно-геологических изысканиях производят проходку разведочных выработок по окончательно выбранной трассе, контрольные обследования сложных участков и переходов, определение глубины промерзания грунтов, лабораторные анализы грунтов, подземных вод и определяют коррозионную и агрессивную активность грунтов.
Гидрогеологические изыскания включают в себя установление уровня высоких вод в местах переход трубопроводов через водные препятствия, продолжительность их стояния на пересекаемых болотах, выявление допустимых нагрузок на поверхности болота для определения проходимости механизированных колонн, а т.ж. возможности осушения болот.