1.2. Основы подготовки нефти к переработке

Нефть – единственное жидкое ископаемое, добываемое с доисторических времен. И пожалуй, ни одно из природных веществ не вызвало столько споров: по сей день ученые обсуждают, можно ли назвать ее минералом или относить к горным породам, высказывают разные предположения о том, сколько нефти в недрах планеты, до какой глубины она встречается, что происходит с ней по истечении времени, как она образовалось – химизм этих процессов. Сургутский нефтеносный район представляет из себя крупное подземное поднятие, а также своды и впадины, окружающие его. Около 30 000 квадратных километров приходится на Сургутский свод. Удивительна история открытия перспективного в Сургутском районе Федоровского месторождения. Северо-восточнее Сургута, в долине Черной Речки. В 1963 году на этой площади была открыта нефть в песчаном пласте. По буре­нию четырех скважин залежь сочли неинтересной, поэтому дальнейшую разведку признали нецелесо­образной, к тому же были другие объекты для по­исков. Вернулись к месторождению только в 1971 году. Сейсморазведчики провели дополнительные иссле­дования и показали, что Северо-Сургутская пло­щадь лишь часть, точнее, небольшая часть круп­ного подземного поднятия. Первая же скважина дала фонтан нефти, бурение других доказало су­ществование нового месторождения, которое ох­ватывает Северо-Сургутскую, Федоровскую, Севе­ро-Федоровскую, Моховую и Восточно-Моховую подземные структуры. В нем девять пластов с нефтью, а в двух верхних имеется и газ. В дальнейшем были открыты Комсомольское, Быстринское и другие месторождения, но Федоровское оказалось самым крупным из всех. В 70-е годы месторождения стали разрабатываться и стали появляться промышленные объекты: дожимно-напорные станции, цеха добычи нефти и газа, цеха предварительной подготовки нефти. Так был построен и цех первичной подготовки нефти (ЦППН) и на Быстринском нефтегазодобывающем управлении (НГДУ). Этот ЦППН на сегодняшний день обслуживает шесть месторождений: комарьинское, солкинское, западно-солкинское, быстринское, вачемское, карьяунское. Быстринскео НГДУ на сегодняшний день является одной из многих частью АО "Сургутнефтегаз". Нефть, добываемая на этом предприятии, нашла свое применение в народном хозяйстве. В основном она используется как сырье на нефтехимических предприятиях Ленинградской области. И в последние годы нефть стали экспортировать за границу.

Дегазация  Нефть, добываемая из земных недр, как правило, содержит газ, называемый попутным. На каждую тонну добытой нефти приходится 50-100 м³ попутного газа. Перед транспортировкой и подачей нефти на переработку газ должен быть отделен от нефти. Удаление газа из нефти - дегазация прово­дится с помощью сепарации и стабилизации. В условиях нефтяного пласта при высоком давлении газы рас­творены в нефти. При подъеме нефти на земную поверхность дав­ление падает и растворенный газ выделяется. Важно в этот момент уловить его. Существует несколько схем отделения газа от нефти на про­мысле, различающихся условиями перемещения нефти и газа. Схемы первой группы характеризуются тем, что газ отделяют от нефти на кратчайшем расстоянии от скважины. После отделения газа к центральным пунктам сбора перемещается только нефть. Пример подобной схемы отделения газа от нефти приводится на рис.1а. Газонефтяная смесь из скважины поступает, в вертикальную емкость С-1, оборудованную устройствами для предотвращения уноса нефти с газом. Эта емкость носит название трапа. Из трапа С-1 газ поступает в газосборный коллектор, а нефть - в мерник Е-1. По газосборному коллектору попутный газ передается для дальнейшей обработки на газобензиновые заводы. К коллектору подключается до ста и более скважин одного или нескольких близлежащих нефтяных месторождений. Поскольку давление, при котором происходит разделение в трапе, невысокое (1-2 ат), для подачи газа на газобензиновые заводы его сжимают компрессо­рами ЛК-1. Нефть из мерника Е-1 самотеком или насосами подается на нефтесборный пункт, где подвергается обезвоживанию.

Стабилизация Попутный газ отделяют от нефти в два этапа: первый этап осуществляется при промысловой подготовке нефти в сепараторах различного давления. Полного отделения газа при этом не происходит. В нефти остается в растворенном состоянии до 1,5-2,0 % углеводородов С₁-С₄. Для более глубокого извлечения легких фракций нефть направляют на специальные стабилизационные установки, в состав которых входят ректификационные колонны. Для стабилизации промысловой нефти с малым содержанием растворенных газов применяют одноколонную установку. Для стабилизации нефти с содержанием растворенных газов более 1,5% - двухколонную установку (вторая колонна – стабилизатор газового бензина) Очистка Попутный газ отделяют от нефти в два этапа: первый этап осуществляется при промысловой подготовке нефти в сепараторах различного давления. Полного отделения газа при этом не происходит. В нефти остается в растворенном состоянии до 1,5-2,0 % углеводородов С₁-С₄. Для более глубокого извлечения легких фракций нефть направляют на специальные стабилизационные установки, в состав которых входят ректификационные колонны. Для стабилизации промысловой нефти с малым содержанием растворенных газов применяют одноколонную установку. Для стабилизации нефти с содержанием растворенных газов более 1,5% - двухколонную установку (вторая колонна – стабилизатор газового бензина)

Эмульсии При добыче нефти ее почти всегда сопровождает пластовая (буровая) вода. В буровых водах растворены различные соли, чаще всего хлориды и бикарбонаты натрия, кальция, магния, реже карбонаты и сульфаты. Наличие в нефти, поступающей на переработку, воды и солей вредно сказывается на работе нефтеперерабатывающего завода. При большом содержании воды повышается давление в аппара­туре установок перегонки нефти, снижается их производительность, расходуется излишнее тепло на подогрев и испарение воды. Еще более отрицательным действием обладают хлориды. Они откладываются в трубах теплообменников и печей, что приводит к необходимости частой очистки труб, снижает коэффициент теплопередачи. Хлориды, в особенности кальция и магния, гидролизуются с образованием соляной кислоты даже при низких тем­пературах. Под действием соляной кислоты происходит разруше­ние (коррозия) металла аппаратуры технологических установок. Особенно быстро разъедается под действием гидролизовавшихся хлористых солей конденсационно-холодильная аппаратура пере­гонных установок. Наконец, соли, накапливаясь в остаточных нефтепродуктах - мазуте и гудроне, ухудшают их качество. Следовательно, перед подачей нефти на переработку ее необходимо отделить от воды и солей. Воду и соли удаляют непосредственно после извлечения нефти из земных недр (на промыслах) и на нефтеперерабатывающих заводах. Существует два типа технологических процессов удаления воды и солей - обезвоживание и обессоливание. В основе обоих процессов лежит разрушение нефтяных эмульсий. Однако при обезвоживании разрушаются природные эмульсии, те, которые образовались в результате интенсивного перемешивания нефти с буровой водой. Обезвоживание проводится на промыслах и явля­ется наряду с дегазацией первым этапом подготовки нефти к транспортировке и переработке. При обессоливании обезвоженную нефть смешивают с пресной водой, создавая искусственную эмульсию, которая затем разрушается. Обессоливание нефти проводится на промыслах и нефте­перерабатывающих заводах.

Обезвоживание Наиболее простой способ удаления воды из нефти на промыслах - термохимическое обезвоживание при атмосферном давлении. К подогретой до 30-50°С нефти добав­ляется деэмульгатор, а затем нефть поступает в резервуар для отстаивания. При такой обработке нефти возможны большие по­тери легких нефтепродуктов во время отстаивания в негерметичных резервуарах. Эти недостатки устраняются при термохимическом отстаивании под давлением (рис. 3). Сырую нефть забирают из Е-1 насосом Н-1, смешивают с деэмульгатором, подаваемым из Е-2, прокачи­вают через теплообменник Т-1 и паровой подогреватель Т-2 в термоотстойник Е-З. В термоотстойнике под давлением »15 ат нефть находится в течение 1-3 ч. Обезвоженная нефть через теплообмен­ник Т-1 направляется в резервуар Е-4. В резервуаре нефть допол­нительно отделяется от воды. Отстоявшаяся вода сбрасывается в нефтеловушку Е-5, а затем закачивается в скважину А-1. Часть сточных вод, удаленных из термостойника, возвращается на прием сырьевого насоса, с целью повторного использования содержащегася в сточной воде деэмульгатора. Нефть из ловушки вновь по­дается на обезвоживании Обессоливание При глубоком обезвоживании некоторых нефтей, в пластовой воде которых содержится мало солей, про­исходит почти полное их удаление. Однако большинство нефтей нуждается в дополнительном обессоливании. В некоторых случаях для обессоливания используется термо­химический метод, но чаще применяется способ, сочетающий термо­химическое отстаивание с обработкой эмульсии в электрическом поле. Установки последнего типа носят название электрообессоливающих (ЭЛОУ).

Нефть, в которую введены про­мывная вода, деэмульгатор и щелочь, насосом Н-1 прокачивается через теплообменник 7-1 и пароподогреватель Т-2 в электродегидратор первой ступени Э-1. Здесь удаляется основная масса воды и солей (содержание их снижается в 8-10 раз.) На некоторых установках ЭЛОУ перед Э-1 находится термохимическая ступень. Из Э-1 нефть поступает в электродегидратор второй ступени Э-2 для повторной обработки. Перед Э-2 в нефть вновь подается вода. Общий расход воды на обессоливание составляет 10% от обраба­тываемой нефти. На некоторых установках свежая вода подается только на вторую ступень обессоливания, а перед первой ступенью с нефтью смешиваются промывные воды второй ступени. Так удается снизить расход воды на обессоливание вдвое. Обессоленная нефть из Э-2 проходит через теплообменник Т-1, холодильник и подается в резервуары обессоленной нефти. Вода, отделенная в электродегидраторах, направляется в нефтеотделитель Е-1 для дополнительного отстоя. Уловленная нефть возвращается на прием сырьевого насоса, а вода сбрасывается в промышленную канализацию и передается на очистку.

1.3.Оборудование установок подготовки нефти Назначение Блочные автоматизированные установки подготовки нефти (УПН) предназначены для сбора и подготовки продукции нефтедобывающих скважин путем обеспечения глубокого обезвоживания, обессоливания, снижения упругости паров нефти и достижения требуемого качества товарной нефти и сбрасываемых пластовых вод для дальнейшей транспортировки. Изготовление каждой установки подготовки нефти, подбор технологического оборудования, выбор технологической схемы выполняется с учетом качества исходной среды, требуемой производительности, условий эксплуатации и индивидуальных требований Заказчика