книги / Нефтегазовое дело. Полный курс

сети позволяет обеспечить бесперебойную подачу газа потребителям в случае выхода из строя одного участка коллектора.

Рис. 10.20. Кольцевая га­ зосборная сеть:

а — индивидуальное под­ ключение скважин; б — групповое подключение скважин

В системах сбора газа м ож ет использоваться высокое давление (бо­ лее 1,6 МПа), среднее давление (в пределах от 0,6 до 1.6 М Па) и низкое давление. В случае, когда рабочее давление в газосборной системе мень­ ше атмосферного, ее назы ваю т вакуумной системой.

10.6.СИСТЕМЫ ПРО М Ы СЛО ВО Й п о д г о т о в к и

УГЛ ЕВО Д О РО Д О В

попутного газа, воды и тверды х частиц. В таком виде транспортировать продукцию скваж ин по магистральны м нефтепроводам нельзя. В о-пер­ вых, вода — это балласт, который к тому ж е вы зы вает ускоренную кор­ розию трубопроводов. В о-вторы х, скопления газа в верш инах проф иля трассы и воды в пониж енны х точках трассы создаю т дополнительное сопротивление течению нефти. В -третьих, м еханические примеси вы ­ зывают абразивны й износ оборудования.

Целью промысловой подготовки явл яется ее дегазация, обезвож и­ вание, обессоливание и стабилизация.

Дегазация неф ти осущ ествляется в аппарате, который назы вается сепаратором, а сам процесс — сепарацией. Процесс сепарации осущ е­ ствляется в несколько этапов (ступеней). Чем больш е ступеней сеп ара­ ции, тем меньш е газа содерж и тся в нефти. С епараторы бываю т верти ­ кальные. горизонтальны е и гидроциклонные.

Вертикальный сепаратор представляет собой цилиндрический корпус с патрубками для ввода смеси и выхода жидкой и газовой ф аз (рис. 10.21).

Г азон еф тяная смесь под давлением поступает в сепаратор по пат­ рубку 1 в раздаточны й коллектор 2. Р егулятор 3 поддерж ивает в сепа­ раторе определенное давление, которое меньш е начального давления, поэтом у и з смеси вы д ел яется растворенны й газ. В рем я пребывания смеси в сепараторе стрем ятся увеличить за счет установки наклонных полок 6. По этим полкам смесь стекает в нижню ю часть аппарата, а вы­ деляю щ ийся газ поднимается вверх, где проходит ч ерез жалюзийный каплеуловитель 4 и далее направляется в газопровод. Отделенные от газа капли неф ти по дренаж ной трубе 12 стекаю т вниз. Ш лам (песок, окалина) уд аляется по трубе 9.

Рис, 10,21, Вертикальный сепаратор:

1 — ввод смеси; 2 — раздаточный кол­ лектор со щелевым выходом; 3 — регу­ лятор давления на линии отвода газа; 4 — каплеуловитель; 5 — предохрани­ тельный клапан; б — наклонные полки; 7 — поплавок; 8 — регулятор уровня на линии отвода нефти; 9 — линия сброса шлама; 10 — перегородки; П — уровне­ мер; 12 — дренажная труба

Достоинствами вертикальны х сепараторов являю тся относительная простота регулирования уровня ж идкости, а такж е доступность очист­ ки от отлож ений параф ина и м еханических примесей. Эти сепараторы заним аю т небольш ую площ адь, что особенно важ но в условиях морс­ ких промыслов.

В горизонтальны х сепараторах используется такой ж е технологи­ ческий прием, как и в вертикальны х сепараторах. Иногда для повыше­ ния эф ф ективности процесса сепарации в горизонтальны х сепарато­ рах устанавливаю т гидроциклоны. В гидроциклоне неф ть образует нис­ ходящ ий вихрь и под действием центробеж ной силы приж имается к

стенкам, а очищ енный от капель ж идкости газ движ ется в центре. Го­ ризонтальные сепараторы имеют большую производительность и эф ­ фективность сепарации по сравнению с вертикальны м и сепараторами.

Обезвоживание — одна из основных операций промысловой подго­ товки нефти. При движ ении пластовой ж идкости по НКТ в стволе сква­ жины и по пром ы словы м трубопроводам о б р азу ется водон еф тяная эмульсия — м еханическая смесь нерастворимы х друг в друге ж идко­ стей. По характеру дисперсионной среды и дисперсной ф азы р азл и ча ­ ют два типа эмульсий: «нефть в воде» и «вода в нефти». Тип образую ­ щейся эмульсии зависит от соотнош ения объемов ф аз, от тем пературы и поверхностного н атяж ен и я на границе «нефть— вода».

Для разруш ен и я эмульсий применяю т разны е методы. П ри высо­ ком содерж ании воды в пластовой ж идкости использую т гравитацион­ ное разделение в отстойниках периодического и непрерывного действия.

Метод внутритрубной деэм ульгации заклю чается в том, что в смесь нефти и воды добавляется специальное вещ ество — деэм ульгатор в количестве до 20 г на тонну эмульсии. Деэмульгатор разруш ает брони­ рующую оболочку капель воды и тем самым обеспечивает условия для их слияния при столкновениях. В дальнейш ем крупны е капли легко отделяются в отстойниках за счет разности плотностей фаз.

Подогрев пластовой ж идкости увеличивает скорость гравитацион­ ного разделения эмульсии за счет сниж ения прочности бронирую щ их оболочек капель воды и ум еньш ения вязкости нефти.

И спользуется такж е отделение воды от неф ти в поле центробеж ­ ных сил, создаваемом ц е н тр и ф у гам и . П ри обезвож ивании содерж ание воды в неф ти доводится до 2 %.

Обессоливание неф ти осущ ествляется смеш ением неф ти с пресной водой, после чего искусственную эмульсию вновь обезвоживаю т. При этой операции содерж ание солей в неф ти доводится до величины ме­ нее ОД %.

С таби л и зац и я н е ф т и — это отделение от нее легких ф ракций (лро- пан-бутановых и бензиновых) с целью ум еньш ения потерь неф ти при ее транспортировке за счет испарения. С табилизация осущ ествляется методом горячей сепарации или методом ректиф икации . П ри горячей сепарации неф ть подогревается до 40— 80 *С, а затем подается в сепа­ ратор. В ы деляю щ иеся легкие углеводороды направляю тся в холодиль­ ную установку, где более тяж ел ы е конденсирую тся, а более легкие со­ бираются и закачиваю тся в газопровод. К степени стабилизации товар ­ ной нефти п ред ъявляю тся ж есткие требования: давление упругости паров при 38 °С не долж но превы ш ать 0,066 МПа (500 мм рт. ст.).

Процессы обезвоживания, обессоливания и стабилизации нефти осущ ествляется на установках комплексной подготовки нефти (УКПН).

Принципиальная схема УКПН с ректификацией приведена на рис. 10.22.

Рис. 10.22. Принципиальная схема УКПН:

1,9,11,12 — насосы; 2,5 —теплообменники; 3 — отстойник; 4 — эДектродегидратор; б — стабилизационная колонна; 7 — хонденсаТорхолодильник; 8 — емкость орошения; 10 — печь; I — сырая нефть; II — подогретая нефть; III — дренажная вода; IV — частично обезво­ женная нефть; V — пресная вода; VI — обезвоженная и обессоленная нефть; VII — пары легких углеводородов; VIII — несконденсиро&авшиеся пары; IX — ШФЛУ; X — стабильная нефть

Х олодная сы рая н еф ть из резервуаров ДС П насосом 1 через тепло­ обменник 2 подается в отстойник 3 непрерывного действия. Здесь боль­ ш ая часть м инерализованной воды оседает на дно и отводится для под­ готовки к закачке в пласт. Д алее в поток вводится пресная вода для уменьш ения концентрации солей. В электродегидраторе 4 производится окончательное отделение воды от нефти, после чего нефть через тепло­ обменник 5 поступает в стабилизационную колонну 6. За счет прокачки неф ти через печь 10 насосом 11 ее тем пература доводится до 240 еС. Лег­ кие ф ракции неф ти поднимаю тся в верхню ю часть колонны и поступа­ ют в конденсатор-холодильник 7. Здесь пропан -бутановая и пентайовая ф ракции конденсирую тся, образуя так назы ваем ую ш ирокую ф рак­ цию легких углеводородов (Ш ФЛУ). С табильная неф ть из низа колонны насосом 12 откачивается в товарны е резервуары . На этом пути горячая стабильная неф ть отдает часть своего тепла сырой неф ти в теплооб­ менниках 2 и 5.

Таким образом в УКПН производится обезвож ивание, обессолива­ ние и стабилизация нефти. П ричем для обезвож ивания используются одновременно подогрев, отстаивание и электрическое воздействие, то есть сочетание сразу нескольких факторов.

В циклонный пы леуловитель (рис. 10.23) газ входит в аппарат через патрубок 2 и попадает в батарею циклонов 3. Под действием центр0_ бежной силы тверды е и ж идкие частицы отбрасы ваю тся к периферии заторм аж иваю тся стенкой циклона и вы падаю т в нижню ю часть аппа. рата. О чищ енный газ, изм еняя направление движ ения, попадает в вер. хнюю часть аппарата, откуда вы водится ч ер ез патрубок 7.

В товарном газе содерж ание м еханических примесей не должно пре_ вы ш ать 0,05 м г/м 3.

О суш ка газа осущ ествляется с использованием следую щ их процес. сов: охлаж дение, абсорбция и адсорбция.

При больш их значениях пластового давления газ охлаж даю т посред_ ством дросселирования. П ри этом тем п ература газа достигает точ(.;л росы, а пары воды конденсирую тся.

Абсорбционная осуш ка осущ ествляется с помощью диэтиленглик0. л я (ДЭГ). Газ поступает в абсорбер снизу и подним ается вверх, п роход через систем у тарелок. Н австречу газу стекает раствор ДЭГ, которгчд поглощ ает пары воды. В верхней скрубберной секции газ освобождает. ся от захваченны х капель раствора и вы ходит и з аппарата.

Рис. 10.24. Принципиальная схема осушки газа методом адсорбции:

1, 2—адсорберы; 3— регулятор давления «после себя»; 4— холодиль_ ник; 5 — емкость; 6 — газодувка; 7 — подогреватель газа

При адсорбционной осуш ке (рис. 10.24) влаж ны й газ поступает в сорбер 1, где проходит снизу вверх через слой адсорбента, поглоща%_ щего пары воды, и вы водится и з аппарата. П римерно ч ерез 15 ч влаж­ ный газ направляю т в адсорбер 2, а адсорбер 1 ставят на регенерацию Д ля этого через регулятор давления 3 из газовой сети отбирается сухс^ газ и в подогревателе 7 н агревается до 200 сС. Д алее газ подается в

сорбер I, отбирает влагу от адсорбента и поступает в холодильник 4. Сконденсировавшаяся вода собирается в емкости 5. Процесс регенера­ ции адсорбента продолж ается около 7 ч. В качестве адсорбентов исполь­ зуются бокситы, цеолиты, силикагель, хлористы й кальций.

О чистка газа о т сероводорода осущ ествляется методами абсорб­ ции и адсорбции.Очистка методом адсорбции аналогична схеме осуш ки газа. В качестве адсорбента использую тся гидрат окиси ж ел еза и акти ­ вированный уголь.

Очистка методом абсорбции осущ ествляется при встречном движ е­ нии очищаемого газа и раствора абсорбента. В качестве жидкого погло­ тителя сероводорода использую тся водные растворы этаноламинов. Эти абсорбенты вступаю т в химическую реакцию с сероводородом. О чищ ен­ ный газ вы водится и з абсорбера н ар у ж у ч ер ез скрубберную секцию . В специальной вы парной колонне абсорбент регенерируется и подает­ ся для нового использования. И з полученного сероводорода вы рабаты ­ вают серу.

Очистка от углекислого газа осущ ествляется в реакторе, заполнен ­ ном ж елезными кольцами, которы е орош аю тся водой под давлением . Выделяемый из воды углекислы й газ используется для производства соды и сухого льда.

новные продукты : различны е топлива; масла; параф ины и церезины; битумы; осветительны е керосины; растворители; кокс; саж у; консис­ тентны е смазки.

К числу получаем ы х из неф ти топлив относятся автомобильные и авиационны е бензины , реактивны е, дизельны е, газотурбинны е и ко­ тельны е топлива. В аж нейш ей характеристикой бензинов является их детонационная стойкость. Чем она больш е, тем выш е м ож ет быть сте­ пень сж атия двигателя, больш е его мощность и ниж е расход топлива. Детонационная стойкость вы раж ается в октановы х числах, определяе­ мых на специальны х установках.

О к тан о во е число равно количеству изооктана в смеси с н-гепта- ном, эквивалентной по детонационной стойкости испы туем ом у бензи­ ну, До недавнего врем ени для повы ш ения детонационной стойкости бензинов и повы ш ения октанового числа в них вводили тетраэтилсви ­ нец в количестве до 3,3 г на 1 кг бензина. Ввиду токсичности тетра­ этилсвинца от его использования постепенно отказы ваю тся. Цифра в м арке автомобильного бензина (А -76, А И -95) у казы вает на его окта­ новое число.

Авиационные бензины применяю тся в порш невых авиационных дви­ гателях. В связи с переходом авиации от порш невы х к реактивным дви­ гателям доля авиационны х бензинов составляет около 2 % от общего производства бензинов.

Дизельные то п л и в а использую тся в двигателях с воспламенением от сж атия, а такж е в некоторы х типах газотурбинных двигателей. Про­ мыш ленность вы рабаты вает летнее, зим нее и арктическое (для эксп­ луатации при тем пературе воздуха до -5 0 °С) дизельное топливо.

Основными характеристикам и дизельны х топлив являю тся тем пе­ ратура вспыш ки, тем пература засты вания и содерж ание серы. Тем пе­ ратура, при которой пары топлива в смеси с воздухом вспы хиваю т при поднесении огня, н азы вается тем пературой вспыш ки. Д ля зимнего топ­ лива она долж на быть не ниж е 35 °С. По содерж анию серы различаю т дизельные топлива, в которы х ее содерж ится не более 0,2 % по массе и в которых ее содерж ание в пределах 0,2— 0,5 %,

Одной из важ нейш их характеристи к дизельного топлива явл яется его воспламеняемость, хар актер и зуем ая цетановы м числом. Ц е тан о - вое число дизельного топлива соответствует доле углеводорода цетана « w в его модельной смеси с альф а-м етилнаф талином . Ц етановое число топлива зависит от его группового состава — соотношения п ара­ финов, нафтенов и ароматики. В случае бензинового двигателя аром ати­ ческие соединения полезны, так как препятствую т самовоспламенению, а парафины этому способствуют и поэтому вредны. Д ля дизельны х дви ­ гателей, наоборот, параф ины , способные самовоспламеняться при низ­ ких тем пературах, являю тся полезны м и компонентами топлива. Все прямогонные легкие газойли с цетановы м числом 50— 55 могут служ ить компонентами дизельного топлива.

Р еакти вн ы е то п л и в а использую тся в газотурбинны х двигателях самолетов и вертолетов. И з массовы х и деш евы х видов неф тяны х топ­ лив максимальной теплотой сгорания обладаю т керосины, на базе ко­ торых получаю т реактивное топливо.

В реактивном топливе строго реглам ентируется фракционны й со­ став, вязкость и тем пература кристаллизации, чтобы во врем я полета самолета не наруш илось поступление топлива к двигателям . Типичны е параметры реактивного топлива (авиационного керосина) следую щ ие: плотность при 20 °С не м енее 0,775 г /с м 3, тем п ерату ра начала кри с­ таллизации не вы ш е -6 0 °С, вязко сть при тем п ератур е минус 40 °С не более 8 мПа с, содерж ан ие серы не более 0,25 %, теплота сгорания не менее 10 250 ккал /к г.

Ассортимент вы пускаем ы х н е ф т я н ы х м асел многообразен. М отор­ ные масла применяю тся д л я см азки двигателей; индустриальны е — для смазки промышленного оборудования; турбинны е — для см азки и ох ­ лаждения подш ипников турбоагрегатов и генераторов электрического тока; трансмиссионные — для см азки зубчаты х передач; электроизо ­ ляционные масла — д л я использования в качестве диэлектрика и ох­ лаждающей ж идкости в электроустановках.

Парафины применяю т в медицинской и пищ евой промыш ленности, а также в качестве сы рья для производства синтетических кислот и

спиртов. Ц ерезины прим еняю т при производстве смазок, вазелинов, кремов и в качестве электроизоляционного м атериала. Б и т у м ы при­ меняю т при изготовлении гидроизоляционных и кровельны х материа­ лов, а так ж е в дорож ном строительстве. В ы рабаты ваем ы е из нефти р а с т в о р и т е л и прим еняю тся в резинотехнической и лакокрасочной промышленности, а такж е в процессах экстракции. Н еф тян о й кокс при­ меняют для изготовления электродов в электрометаллургии, саж у — для изготовления резины .

П оступаю щ ую на н еф теп ерераб аты ваю щ и й завод (НПЗ) неф ть и получаем ы е и з нее продукты проходят следую щ ие стадии:

•подготовка неф ти к переработке (обезвож ивание до 0,2 % воды и обессоливание до 6 г солей на литр нефти);

•первичная переработка нефти;

•вторичная переработка нефти;

•очистка неф тепродуктов.

У прощ енная схема, отраж аю щ ая взаим освязь названны х четырех стадий, приведена на рис. 11.1.

П ереработка неф ти начинается с ее первичной перегонки. Этот про­ цесс явл яется изобретением технологов-неф тяников и основан на свой­ стве нефти, определяемом граф иком разгонки. Н еф ть — это сложная смесь большого количества взаимно растворим ы х углеводородов, име­ ющих различны е тем пературы начала кипения. В упрощенном виде: чем длиннее м олекула углеводорода, тем вы ш е его точка кипения.

С ы рьем для установок первичной перегонки служ ат неф ть и газо­ вы й конденсат. И х разделяю т на ф ракц и и д л я последую щ ей перера­ ботки или использования как товарны х продуктов. П ри первичной пе­ реработке неф ти проводят ее атм осф ерную перегонку и вакуумную перегонку м азута. Эти процессы осущ ествляю т на атм осф ерны х труб­ чаты х (АТ) установках и вакуум ны х трубчаты х (ВТ) установках.

На A T -установках осущ ествляю т неглубокую перегонку нефти с получением бензиновых, керосиновых, дизельны х ф ракц ий и мазута. В Т -установки предназначены для углубления переработки нефти. На этих установках из м азута получаю т газойлевы е, м асляны е фракции и гудрон, которы е использую т в качестве сы рья в процессах вторичной переработки нефти.

Процесс перегонки происходит в ректиф икационной колонне, пред­ ставляю щ ей собой вертикальны й цилиндрический аппарат высотой до