книги / Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту
..pdfГ. С. ЛУТОШКИН
СБОР И ПОДГОТОВКА
НЕФТИ, ГАЗА И ВОДЫ
К ТРАНСПОРТУ
Допущено Министерством высшего и среднего специ ального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специ альности «Технология и комплексная механизация разработки нефтяных и газовых месторождений»
ИЗДАТЕЛЬСТВО « НЕДРА»
М о с к в а 1972
Сбор п подготовка нефти, газа и воды к транспорту. Лутошкин Г. С. М., пзд-во «Недра», 1972. Стр. 324.
В учебном пособии освещены современные науч ные представления об организации сбора нефти, газа и пластовой воды на площадях нефтяных место рождений, а также техника и технология подготовки их к транспорту; приводятся основные формулы и расчетные материалы, необходимые при проектиро вании обустройства площадей нефтяных месторожде ний; подробно рассматриваются вопросы сепарации нефти от газа; описываются установки подготовки нефгн к транспорту и установки подготовки пресной п пластовой воды к закачке в пласт.
Учебное пособие предназначено для студентов нефтяных вузов и нефтяных факультетов политехни ческих институтов, изучающих курс «Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений», а также может быть использовано инженерно-техническими работниками проектных и научно-исследовательских организаций и нефтегазодобывающих управлений.
Ре ц е н з е н т ы :
1)кафедра эксплуатации! и разработки нефтяных
месторождений Грозненского нефтяного института;
2) каид. тахн. наук Н. М. Байков (Министерство
Посвящается светлой памяти
профессора Ивана Михайловича
МУРАВЬЕВА
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее учебное пособие составлено в соответствии с програм мой курса «Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту» применительно к специализации «Разработка и эксплуатация нефтя ных месторождений».
При изложении материала основное внимание обращено на озна комление студентов с физической сущностью тех или иных явлений, происходящих при сборе нефти, газа и пластовой воды на площадях нефтяных месторождений, с новейшими научно-техническими дости жениями в этой области,, с инженерными расчетами технологических аппаратов, а также с дальнейшим направлением исследовательских работ по отдельным вопросам.
При изложении материала книги используется международная система единиц измерения СИ, которая согласно ГОСТ£9867—61 с 1/1 1963 г. «должна применяться как предпочтительная во всех областях науки, техники и народного хозяйства, а также при пр&* подавании». Однако при усвоении и запоминании~переводных коэф фициентов внесистемных единиц измерения (МКГСС, СГС и тепловых МКСГ) в единицы системы СИ встречаются на первых порах некото рые трудности. Поэтому в учебном пособии по ходу изложения наряду с системой СИ приводятся коэффициенты внесистемных единиц, т. е.
единицы |
измерения |
дублируются. |
|
|
|
|||
Для |
того |
чтобы |
не |
загромождать курс |
расчетными формулами |
|||
с применением указанных |
выше систем единиц измерения, а также |
|||||||
основными понятиями |
о |
физических свойствах нефти |
и |
газа, |
||||
эти вопросы |
перенесены |
в приложение, |
помещенное |
в |
конце |
|||
книги. |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
3 |
Автор выражает глубокую благодарность доценту кафедры «Раз работки и эксплуатации нефтяных месторождений» МИНХ и ГП
им. И. М. Губкина Р. |
С. Андриасову за его постоянное |
внимание |
и советы при работе |
над книгой, а также рецензентам |
рукописи |
проректору Грозненского нефтяного института доц. А. И. Гужову, доцентам Г. Г. Полякову, В. Ф. Медведеву и главному технологу Министерства нефтяной промышленности канд. техн. наук Н. М. Бай кову за ценные замечания.
Автор заранее выражает также благодарность читателям за предложения и замечания по данной книге.
ВВЕДЕНИЕ
Нефтяная промышленность является одной из ведущих и быстро развивающихся отраслей нашего народного хозяйства. За последние 10 лет добыча нефти в СССР увеличилась более чем на 200 млн. т, достигнув в 1970 г. 353 млн. т против 147,9 млн. т в 1960 г.
В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС по пятилет нему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. добыча нефти должна увеличиться за пятилетку более чем на 127— 147 млн.т и достигнуть в 1975 г. 480—500 млн.т.
Решающим фактором ускоренного развития нефтяной промышлен ности за последнее десятилетие явилось открытие и ввод в разработку богатейших месторождений, расположенных между Волгой и Уралом, в Туркменской и Украинской ССР, а также освоение нефтяных богатств Каспийского моря. За эти же годы разведаны уникальные запасы нефти и газа и началось создание новых' крупнейших нефтедобыва ющих районов н Западной Сибири (Тюменская область), Бело руссии и на полуострове Мангышлак.
В условиях бурного развития нефтяной промышленности воз никла неотложная проблема дальнейшего совершенствования сбора сырой нефти, газа и воды и соответствующей их подготовки к транс порту.
Современное нефтегазодобывающее управление (НГДУ) распола гает большим и весьма разнообразным хозяйством. В его состав входят многочисленные сооружения основного производственного
назначения, обеспечивающие добычу, сбор и подготовку |
нефти |
к транспорту, сбор, очистку и утилизацию нефтяного газа, |
подго |
товку к закачке в пласт пластовых вод, а также вспомогательные сооружения и службы: энергохозяйство, связь, механические мастер ские, транспорт и т. д.
Указанный выше сложный комплекс сооружений и служб должен соответствовать современному уровню развития техники и технологии в области нефтегазодобычи, сбора и подготовки к транспорту нефти, газа и воды и обеспечивать бесперебойную работу нефтегазодобыва ющего предприятия с целью выполнения суточных, месячных и годо вых планов добычи нефти и газа.
При строительстве в настоящее время систем сбора нефти, газа
иводы на площадях нефтяных месторождений предусматривается герметизация всего пути их движения, начиная от скважины и до магистральных нефтепроводов. В общую систему сбора нефти, газа
иводы на нефтедобывающих предприятиях входят также технологи ческие установки по обезвоживанию, обессоливанию и стабили зации нефти и установки по подготовке пресной и пластовой воды к закачке в пласт.
Особенно большие изменения по сбору нефти, газа и воды на площадях нефтяных месторождений и подготовке их до товарных кондиций произошли за последние два-три года в связи с массовым внедрением новых технологических процессов и более совершенного автоматизированного оборудования, а также в связи с переходом ряда организаций нефтяной промышленности на новую систему пла нирования и экономического стимулирования.
Строительство установок по глубокой стабилизации нефти на площадях нефтяных месторождений является пока дискуссионным вопросом. Для окончательного решения этой задачи требуется рассмотреть целый комплекс вопросов, в том числе методы экономии ческого анализа работы установок по стабилизации нефти и оценки эффективности их строительства как на нефтеперерабатывающих заводах, так и на площадях нефтяных месторождений. Однако, учи тывая небольшую продолжительность «жизни» нефтяных месторож дений по сравнению с «жизнью» нефтеперерабатывающего завода, сооружаемого, как правило, для обслуживания целой группы нефте носных провинций, можно утверждать, что строительство стабили зационных установок на территории нефтяных месторождений
вцелом ряде случаев является экономически неоправданным. При менение глубокой стабилизации нефти, осуществляемой непосред ственно на площадях нефтяных месторождений, целесообразно только
втом случае, если эта нефть транспортируется по железной дороге или морскими судами.
Сбор и утилизация нефтяного газа за последние !годы значительно рационализированы. В современных схемах сбора и подготовки нефти к транспорту предусматривается полное улавливание газовой фазы и паров нефти, переработка этой продукции на газобензиновых заводах или использование ее в качестве топлива.
При проектировании и строительстве нефтегазодобывающих предприятий в современных условиях большое внимание уделяется водоснабжению и канализации, так как рационально построенная система водоснабжения является залогом нормальной безаварийной работы всех объектов этого предприятия.
На многих нефтяных месторождениях крупными потребителями воды являются также нефтеносные пласты, в которые закачивают воду для поддержания пластового давления с целью продления периода фонтанирования скважин и увеличения коэффициента нефтеотдачи. Для подготовки воды к закачке в пласт на территории
б
нефтегазодобывающего управления сооружают водоочистные уста новки и строят специальные водоводы и насосные станции.
При разработке и эксплуатации нефтяных месторождений предъ являются высокие требования к поддержанию чистоты территории нефтегазодобывающего предприятия и полному исключению попа дания в водоемы загрязненных производственных и пластовых вод. С этой целью на каждом нефтегазодобывающем предприятии должна строиться надежно действующая и по возможности недоро гая канализационная система, предусматривающая очистку сточных вод и закачку их в пласт для поддержания в нем давления.
С самого начала разработки нового нефтяного месторождения на территории нефтегазодобывающего управления, кроме перечислен ных выше объектов сбора нефти и газа, водоснабжения и канализа ции, строят многочисленные сооружения вспомогательного назначе ния: компрессорные станции для газлифтной эксплуатации скважин
и закачки газа в пласт; электростанции, трансформаторные |
будки |
и распределительные киоски; дожимные насосные станции, |
предна |
значенные для перекачки нефти и воды; котельные и механические
мастерские; автобазы и тракторные базы, |
склады, |
системы связи, |
административно-хозяйственные и жилые |
здания |
и т. д. |
В учебном пособии рассматриваются |
лишь основные объекты |
|
нефтегазодобывающего предприятия: системы нефтегазоводосбора, технологические установки по подготовке нефти и газа к транспорту, а также вопросы подготовки воды для закачки в пласт.
Последовательно рассматривается вся технологическая цепочка движения нефти, газа и воды, начиная от устья скважины и кончая сдачей их внешнему потребителю, приводятся необходимые рас четы отдельных аппаратов и установок этой цепочки, дается анализ современного состояния нефтегазосбора как у нас, так и за рубежом и намечаются пути его дальнейшего усовершенствования.
Г Л А В А I
СИСТЕМЫ СБОРА ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН НА ПЛОЩАДЯХ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Для каждого вновь открытого месторождения как правило составляются два проекта: проект разработки и проект обустрой ства. В настоящее время первым составляется проект разработки 1, который охватывает следующие вопросы: 1) режим работы место рождения; 2) темп отбора нефти по годам; 3) коэффициент нефте отдачи и методы воздействия, на пласт с целью его увеличения; 4) система размещения скважин на месторождении; 5) изменение дебитов скважин, пластового давления, газового фактора и степени обводненности продукции скважин по годам; 6) технико-экономи ческое сравнение различных вариантов разработки месторождения.
Основным назначением проекта разработки является обеспече ние запланированной добычи нефти на месторождении при минималь ных затратах на тонну нефти и максимальном извлечении нефти из недр.
Нефть, газ и пластовая вода по извлечении их на поверхность поступают в систему сбора, подвергаются измерению и разделению, затем нефть и газ поставляются потребителям с целью переработки
идальнейшего использования.
Всоответствии с проектом разработки проектная организация составляет проект обустройства, предусматривающий систему сбора нефти, газа и пластовой воды на площади нефтяного месторождения
ирациональное размещение теплохимических установок по подго товке нефти к транспорту, а там, где по проекту разработки преду
сматривается заводнение пластов, — и систему подготовки воды
иводораспределения.
1Проекты разработки и проекты обустройства — это сложные комплексные проекты, взапмозависящие п взаимовлияющие на технико-экономические по казатели. Поэтому они должны составляться спецпалистамп одной и той же
организации и одновременно.
8
Под организацией сбора нефти, газа и воды на площадях место рождений понимается система н е ф т е - г а з о в о д о п р о в о дов , по которым осуществляется транспорт этих продуктов от сква жин до централизованных технологических установок по подготовке нефти, газа и воды. Технологические установки (схемы) подготовки
нефти, газа |
и |
воды представляют собой комплекс оборудования |
и аппаратов, |
в |
которых непрерывно и последовательно осущест |
вляются процессы изменения состава нефти, газа и воды, заверша ющиеся получением товарной продукции.
Нефть, извлекаемая на поверхность из скважин («сырая» нефть), содержит пластовую воду с растворенными в ней солями, газы орга нического и неорганического происхождения и механические при меси (глину, известняк, песчаник и т. д.). Для получения из «сырой» нефти товарной нефти и товарного газа, т. е. продуктов, которые передаются товаротранспортным организациям для перекачки их на нефтеперерабатывающие и газобензиновые заводы, до недавнего времени на площадях месторождений сооружали сложную систему самотечных нефтепроводов и различного рода технологические установки, а также негерметизированные резервуарные парки, рас положенные на групповых, участковых, бригадных и иных пунктах сбора нефти. В результате такой нерациональной системы нефтегазосбора и подготовки нефти к транспорту затрачивались огромные материальные средства и людские резервы, а применение негерметизированных резервуарных парков влекло за собой большие потери нефти и нефтяного газа.
§ 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ ПРОЕКТА ОБУСТРОЙСТВА ПЛОЩАДИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Проект обустройства площади нефтяного месторождения, как отмечалось выше, составляется проектной организацией на основа нии данных проекта разработки или технологической схемы разра ботки этого месторождения. Проект или технологическая схема разработки должны содержать следующие исходные данные, необхо димые для обустройства площади нефтяного месторождения:
1) добыча нефти, нефтяного газа и пластовой воды по годам до конца разработки нефтяного месторождения;
2)изменение устьевого давления фонтанных скважин по годам за весь период разработки;
3)количество эксплуатационных скважин по способам добычи нефти, их расположение на месторождении и расстояние между ними;
4)изменение пластового давления и температуры в процессе разработки месторождения;
>5) глубины скважин, изменение температуры по стволу фонтан ных и насосных скважин.
9
6) состав пластовой нефти, плотность и вязкость ее, содержание парафина, смол, асфальтенов, сероводорода и'углекислоты;
7) изменение газового фактора в процессе^разработки, состав газа и его плотность;
Рис. 1. Принципиальные схемы сбора нефти, газа и воды на площади ме
сторождения .
а — схема сбора, совме щенная с центральной установкой подготовки нефти (УПН): 1 — выкид ные линии; 2 — автома тизированная группо вая замерная установка (АГЗУ); 3 — сепаратор первой ступени; 4 — се паратор второй ступени; 5 — сепаратор - деэмуль сатор; 6 — отстойник товарной нефти; 7 — центробежный насос; 8— нефтеловушка; 9 — пор шневой насос для утили
зации сточной воды.
I — газ второй ступени сепарации на ГБЗ; I I — газ первой ступени сепа рации на местные нужды или дальним потребите лям; I I I — товарная нефть; I V — утилизация
сточной воды.
6 — схема, не совмещен ная с УПН: 1 — выкид ные линии; 2 — сепара тор первой ступени; 3— кольцевой газосборный коллектор; 4 — сборный коллектор для чистой нефти; 4а — сборный коллектор для обвод ненной нефти; 5 — сепа ратор-деэмульсатор; б—
установка |
подготовки во |
|
ды; 7 — |
насосная |
для |
перекачки |
воды; |
8 — |
водовод для подачи воды к кустовым насосным
станциям |
КНС; |
9 — |
|
сепаратор |
второй |
сту |
|
пени; |
10 — магистраль |
||
ный |
газопровод; |
11 — |
|
парк товарных резервуа ров; 12 — насосная для перекачки товарной неф ти; 13 — магистральный нефтепровод.
8)физико-химическая характеристика пластовых вод (ионный состав, плотность, щелочность, кислотность и коррозионная актив ность) ;
9)климатические и метеорологические условия района нефтяного месторождения, в частности, количество выпадающих осадков,
10