Строительство нефтегазопромысловых объектов
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В.Д. Гребнев, Г.П. Хижняк, Д.А. Мартюшев
СТРОИТЕЛЬСТВО НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2013
1
elib.pstu.ru
УДК 622.276 Г79
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор В.М. Плотников (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
д-р техн. наук, профессор Н.И. Крысин (Филиал ОАО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть»)
Гребнев, В.Д.
Г79 Строительство нефтегазопромысловых объектов : учеб. пособие / В.Д. Гребнев, Г.П. Хижняк, Д.А. Мартюшев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 100 с.
ISBN 978-5-398-01034-3
Рассмотрена технология строительства нефтегазопромысловых объектов. Освещены вопросы проектирования и управления строительными объектами, указаны особенности строительства объектов в условиях Крайнего Севера. Даны рекомендации по внедрению комплектно-блочного строительства объектов на нефтяных и газовых промыслах, показаны наиболее эффективные способы диагностирования трубопроводов.
Предназначено для студентов заочной и очной формы обучения по направлению «Нефтегазовое дело».
ISBN 978-5-398-01034-3 |
© ПНИПУ, 2013 |
2
elib.pstu.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. Добыча нефти и газа на современном этапе........................ |
5 |
2. Промышленные нефтепромысловые |
|
объекты и сооружения............................................................... |
10 |
3. Особенности строительства |
|
нефтегазопромысловых объектов............................................. |
23 |
4. Управление нефтегазопромысловыми проектами. |
|
Понятия и принципы.................................................................. |
28 |
5. Проектные и изыскательские работы................................... |
33 |
5.1. Проектно-сметная документация при обустройстве |
|
нефтяных и газовых месторождений.......................... |
33 |
5.2. Проектная документация, на основании |
|
которой ведется строительство |
|
нефтегазопромысловых объектов................................ |
38 |
5.2.1. Организация проектных работ........................... |
38 |
5.2.2. Технико-экономическое обоснование |
|
проектирования и строительства....................... |
39 |
5.2.3. Задание на проектирование................................ |
40 |
5.2.4. Технорабочий (технический) проект |
|
строительства нефтегазопромысловых |
|
объектов ............................................................... |
41 |
5.2.5. Проект организации строительства................... |
42 |
5.2.6. Строительный генеральный план объекта........ |
42 |
5.3. Подготовка строительного производства................... |
43 |
6. Технология строительства |
|
нефтегазопромысловых объектов............................................. |
45 |
6.1. Понятие технологии строительного производства .......... |
45 |
6.2. Сооружение водных переправ |
|
и переходов через овраги........................................................... |
46 |
6.3. Обустройство кустовых площадок.................................... |
48 |
6.4. Строительные и монтажные работы |
|
при сооружении дожимной насосной станции........................ |
52 |
6.5. Строительные и монтажные работы |
|
при сооружении компрессорной станции................................ |
53 |
|
3 |
elib.pstu.ru
7. Строительство объектов на головных сооружениях........... |
55 |
7.1. Объекты, возводимые на головных сооружениях ..... |
55 |
7.2. Резервуарный парк головных сооружений................. |
57 |
7.3. Насосные станции внутренней |
|
и внешней перекачки нефти................................................ |
61 |
7.4. Узел учета товарной нефти.......................................... |
62 |
7.5. Объекты пожарной безопасности................................ |
64 |
8. Строительство трубопроводов |
|
различного назначения............................................................... |
65 |
8.1. Схемы прокладки трубопроводов............................... |
65 |
8.2. Подводные переходы, переходы через |
|
автомобильные и железные дороги.................................... |
66 |
9. Основные виды работ при строительстве |
|
нефтегазопромысловых объектов............................................. |
69 |
9.1. Земляные работы........................................................... |
69 |
9.2. Сварочные работы ........................................................ |
70 |
9.3. Изоляционные работы.................................................. |
71 |
10. Защита нефтепромыслового оборудования |
|
и трубопроводов от коррозии ................................................... |
74 |
10.1. Понятие о коррозии.................................................... |
74 |
10.2. Пассивная и активная защита от коррозии............... |
76 |
11. Особенности строительства объектов |
|
в условиях Крайнего Севера...................................................... |
79 |
12. Комплектно-блочный метод строительства |
|
нефтегазопромысловых объектов............................................. |
84 |
13. Диагностика и испытание трубопроводов......................... |
86 |
13.1. Общее понятие о технической диагностике............. |
86 |
13.2. Методы и средства диагностирования |
|
трубопроводов............................................................ |
87 |
13.3. Очистка и испытание трубопроводов....................... |
89 |
14. Ввод в эксплуатацию объектов нефтяной |
|
и газовой промышленности....................................................... |
91 |
15. Материалы, машины и механизмы, применяемые |
|
при строительстве нефтегазопромысловых объектов............. |
93 |
15.1. Основные виды строительных материалов.............. |
93 |
15.2. Строительные машины и механизмы........................ |
94 |
Список литературы .................................................................... |
97 |
4 |
|
elib.pstu.ru
1. ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) играет особую роль в хозяйстве любого государства, без его продукции невозможно функционирование экономики. Несмотря на возрастающие затраты при поиске, добыче и переработке нефти и газа, их потребление постоянно возрастает. В текущем году суммарная мировая добыча нефти ожидается в объеме 3,9 млрд т, а газа – более 3 трлн м3. В общем балансе мирового производства энергоресурсов нефть и газ снижают свою долю, чего не наблюдается в России(табл. 1.1–1.4).
|
|
|
|
|
Таблица 1.1 |
||
Мировое производство энергоресурсов |
|
||||||
|
|
|
|
||||
Энергоресурсы |
1980 г. |
2000 г. |
2020 г. |
||||
млн |
% |
млн |
% |
млн |
% |
||
|
т.у.т. |
т.у.т. |
т.у.т. |
||||
|
|
|
|
||||
Уголь |
2737 |
27,1 |
5700 |
31,3 |
9200 |
30,9 |
|
Нефть |
4693 |
46,5 |
4700 |
25,6 |
4300 |
14,4 |
|
Газ природный |
1843 |
18,3 |
4000 |
21,9 |
4000 |
13,4 |
|
Ядерная энергия |
211 |
2,1 |
2200 |
12,1 |
6800 |
22,8 |
|
Гидроэнергия |
602 |
6,0 |
750 |
4,7 |
1600 |
5,4 |
|
Другие виды |
– |
– |
700 |
4,2 |
3900 |
13,1 |
|
энергоресурсов |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Общее производст- |
10 086 |
100 |
18 100 |
100 |
29 800 |
100 |
|
во энергоресурсов |
|||||||
Примечание: т.у.т. (тонна условного топлива) – теплота сгорания 1 кг твердого условного топлива или 1 м3 газообразного, 29,3 МДж
(7000 ккал).
Вструктуре потребления доминирующее положение сохраняется за топливно-энергетическими ресурсами органического происхождения – более 90 %. Остальное – это энергия АЭС, ГЭС и возобновляемых источников.
ВРоссии добыча нефти и газа ежегодно возрастает: 2000 г. – 323,5; 2002 г. – 380; 2003 г. – 421; 2004 г. – 459,3; 2005 г. – 470,2; 2006 г. – 480,5; 2007 г. – 490,9; 2008 г. – 488,5; 2009 г. – 494,2;
5
elib.pstu.ru
2010 г. – 505,1; 2011 г. – 509, 2012 г. – 511 млн т (прогноз).
В 2010 г. добыто 650 млрд м3 газа, в том числе на экспорт пошло 182 млрдм3. В 2011 г. добыча газа составила 671 млрдм³ [3].
Разумнее сегодня резко увеличивать добычу угля, но это процесс более затратный и трудоемкий. Доля нефтяной отрасли
вдоходах консолидированного бюджета России составляет 32 %, газовая отрасль 9 %.
Большая доля бюджета страны формируется за счет экспорта нефти: 2000 г. – 144,4; 2004 г. – 257,6; 2005 г. – 253,6; 2006 г. – 248,4; 2007 г. – 258,5; 2008 г. – 243, 2009 – 171,9, 2011 – 210,9 млн т. В 2008 году странам дальнего зарубежья продано 184,4 млрд м³ газа, что на 9,4 % выше уровня 2007 г., 2011 г. – 198,2 млрд м³. Эксплуатационный фонд нефтяных скважин составляет 158 755 шт., из них добывающих 130 559 скважин. Пока не будет найден новый безопасный вид энергии, при интенсивном развитии мировой экономики потребление газа, нефти и нефтепродуктов будет расти.
Учеными предлагается увеличение добычи нефти и в последующие годы. В работе [18] приведены четыре варианта объемов добычи нефти в Российской Федерации до 2030 г. (рис. 1.1). Первый вариант, оптимистический, предусматривает максимальную добычу нефти в объеме 601 млн т нефти в 2025 г.,
в2030 г. – 591 млн т. Вторым вариантом, благоприятным, прогнозируется максимальная добыча нефти в объеме 594 млн т
в2021 г., в 2030 г. – 560 млн т. «Умеренный» вариант предусматривает добычу нефти в 2030 г. в объеме 540 млн т. Оценивая сегодняшнюю ситуацию с добычей нефти, наиболее реальным можно считать инерционный вариант. В зависимости от объемов добычи, потребления нефти и газа будут формироваться объемы строительных и строительно-монтажных работ.
Чтобы обеспечить запланированный рост объемов добычи
нефти и газа |
в условиях снижения добычи углеводородов |
в освоенных |
районах, потребуются огромные капитальные |
вложения на освоение новых районов. Добыча нефти, попутного нефтяного и природного газа ведется на нефтяных и газовых промыслах, которые представляют собой комплекс скважин и других многочисленных объектов.
6
elib.pstu.ru
Рис. 1.1. Прогноз добычи нефти в России до 2030 г.: оптимистический; благоприятный;
умеренный; инерционный
Таблица 1 . 2 Объемы потребления энергоресурсов
Первичный |
Объем потребления первичных энергоресурсов, |
||||||
энергоресурс |
|
|
млн т.у.т. / % |
|
|
||
|
1990 г. |
2000 г. |
|
2010 г. |
|
2020 г. |
2030 г. |
|
Промышленно развитые страны |
|
|
||||
Нефть |
2950/43,4 |
3340/42,5 |
3650/42,0 |
3880/41,5 |
3900/40,0 |
||
Газ |
1355/19,9 |
1804/23,0 |
2065/23,7 |
2370/25,3 |
2645/27,1 |
||
Уголь |
1335/19,6 |
1345/17,1 |
1450/16,7 |
1480/15,9 |
1510/15,5 |
||
Атомная энергия |
589/8,7 |
746/9,5 |
|
750/8,6 |
|
780/8,3 |
775/7,9 |
Гидроэнергия |
572/8,4 |
623/7,9 |
|
780/9,0 |
|
845/9,0 |
925/9,5 |
идругиевозобнов- |
|
|
|||||
ляемыеисточники |
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединенные Штаты Америки |
|
|
||||
Нефть |
1215/40 |
1360/39,3 |
1540/40,0 |
1620/39.6 |
1620/38,8 |
||
Газ |
707/23,2 |
813/23,5 |
826/21,5 |
900/22,1 |
900/21,6 |
||
Уголь |
680/22,4 |
800/23,1 |
940/24,5 |
985/24,0 |
1030/24,7 |
||
Атомная энергия |
219/7,2 |
277/8,0 |
|
275/7,2 |
|
295/7,2 |
295/7,1 |
Гидроэнергияидр. |
220/7,2 |
213/6,1 |
260/6,8 |
290/7,1 |
325/7,8 |
||
|
Развивающиеся страны |
|
|
||||
Нефть |
1144/39,0 |
1730/40,5 |
2345/37,6 |
2880/34,9 |
3375/32,8 |
||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
elib.pstu.ru
|
|
|
Окончание табл. 1.2 |
||
Первичный |
Объем потребления первичных энергоресурсов, |
||||
энергоресурс |
|
млн т.у.т. / % |
|
||
|
1990 г. |
2000 г. |
2010 г. |
2020 г. |
2030 г. |
Газ |
328/11,2 |
744/17,4 |
1170/18,7 |
1780/21,5 |
2480/24,1 |
Уголь |
1155/39,3 |
1330/31,3 |
1895/30,4 |
2490/30,1 |
3055/29,7 |
Атомная энергия |
40/1,3 |
70/1,6 |
122/2,0 |
220/2,7 |
240/2,3 |
Гидроэнергияидр. |
270/9,2 |
393/9,2 |
705/11,3 |
895/10,8 |
1140/11,1 |
|
Китайская |
Народная |
Республика |
|
|
Нефть |
165/17,0 |
340/27,4 |
507/28,0 |
650/25,1 |
790/22,7 |
Газ |
18/1,9 |
40/3,2 |
110/6,1 |
185/7,2 |
260/7,6 |
Уголь |
741/76,3 |
763/61,6 |
945/52,2 |
1435/55,5 |
2010/57,8 |
Атомная энергия |
– |
6/0,5 |
28/1,5 |
60/2,3 |
140/4,0 |
Гидроэнергияидр. |
47/4,8 |
90/7,3 |
220/12,2 |
255/9,9 |
275/7,9 |
|
|
Россия |
|
|
|
Нефть |
370/29,1 |
230/24,8 |
270/25,5 |
275/23,6 |
285/21,6 |
Газ |
540/42,6 |
450/48,7 |
490/46,9 |
540/46,2 |
595/45,1 |
Уголь |
260/20,7 |
145/16,0 |
165/15,9 |
200/16,9 |
240/18,2 |
Атомная энергия |
40/3,1 |
40/4,4 |
60/5,9 |
85/7,3 |
120/9,5 |
Гидроэнергияидр. |
55/4,5 |
55/6,1 |
60/5,8 |
70/6,0 |
80/6,0 |
Таблица 1.3 Объемы потребления первичных энергоресурсов
Страны |
Объемы потребления первичных |
||||
|
энергоресурсов, млн т.у.т. |
||||
|
1990 г. |
2000 г. |
2010 г. |
2020 г. |
2030 г. |
Промышленно развитые страны, |
6801 |
7858 |
8695 |
9335 |
9755 |
в том числе США |
3041 |
3463 |
3841 |
4090 |
4170 |
Развивающиеся страны, |
2937 |
4267 |
6237 |
8265 |
10290 |
в том числе КНР |
971 |
1239 |
1810 |
2585 |
3475 |
Страны СНГ |
|
|
|
|
|
и Восточной Европы, |
2583 |
1825 |
2038 |
2475 |
2845 |
в том числе Россия |
1392 |
1023 |
1174 |
1440 |
1575 |
Мир в целом |
12 321 |
13 950 |
16 970 |
20 095 |
22 890 |
8
elib.pstu.ru
Таблица 1.4
Темпы прироста внутреннего валового продукта и потребления энергоресурсов
Страны |
Среднегодовые темпы прироста ВВП / |
|||
|
темпы потребления энергоресурсов, % |
|||
|
1991–2000гг. |
2001–2010 гг. |
2011–2020 гг. |
2021–2030 гг. |
Промышленно |
|
|
|
|
развитые страны, |
2,4/1,2 |
2,4/0,7 |
2,3/0,6 |
2,1/0,4 |
в том числе США |
2,9/1,2 |
2,9/1,0 |
2,8/0,6 |
2,7/0,2 |
Развивающиеся |
|
|
|
|
страны, |
5,2/3,5 |
5,3/3,5 |
4,9/2,6 |
4,1/2,0 |
в том числе КНР |
9,7/3,5 |
7,0/3,5 |
5,2/3,5 |
4,5/2,8 |
СтраныСНГ |
|
|
|
|
иВосточнойЕвропы, |
–1,3/–3,1 |
5,7/1,0 |
4,5/1,8 |
4,1/1,3 |
в том числе Россия |
–2,3/–2,7 |
4,8/1,2 |
3,8/1,8 |
3,2/0,9 |
Мир в целом |
2,9/1,2 |
3,8/1,8 |
3,4/1,6 |
3,2/1,2 |
Вопросы строительства нефтяных и газовых скважин рассматриваются в специальном курсе. В дисциплине «Строительство нефтегазопромысловых объектов» изучаются вопросы проектирования, сооружения и сдачи в эксплуатацию обустроенных кустов скважин, нефте- и газосборных коллекторов, объектов подготовки нефти и газа, систем поддержания пластового давления, резервуарных парков и т.д.
9
elib.pstu.ru
2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫЕ ОБЪЕКТЫ И СООРУЖЕНИЯ
Охарактеризуем основные промышленные нефтепромысловые объекты и сооружения.
1. Фонтанные скважины (рис. 2.1), строительство которых подразумевает:
–строительные работы на приустьевой площадке и площадке ввода резиновых разделителей;
–обвязку устьевой арматуры с выкидной линией;
–установку якорей для крепления оттяжек ремонтного агрегата;
–строительство трансформаторной подстанции;
–строительство канализационной емкости (сборника);
–обеспечение электрохимзащиты трубопроводов и обсадной колонны.
Рис. 2.1. Фонтанная скважина с депарафинизационной установкой
2. Механизированные скважины (рис. 2.2), при строи-
тельстве которых проводятся:
–строительные работы на приустьевой площадке и площадке ввода резиновых разделителей;
–строительные работы на площадке под инвентарные приемные мостки и ремонтный агрегат;
10
elib.pstu.ru