ПР1
.docxПрактическая работа №1
Оборудование НГП
Задание №1. Перечислить нефтегазопромысловое оборудование, которое Вам известно:
Сепараторы (двух- и трехфазные / дегазаторы, пробкоуловители, факельные), печи, теплообменники (кожухотрубные зачастую), аппараты глубокой очистки воды, электродегидраторы, фильтры, емкости (буферные, конденсатные, дренажные, подготовки воды, отработанного масла, запаса/хранения), насосы (центробежные, шестеренные, поршневые), свечи рассеивания, факела, установки дозирования реагента (ингибитора солеотложений, коррозии, бактерицида, деэмульгатора), блочная кустовая насосная станция, маслохозйство, аппараты воздушного охлаждения, резервуары, СИКН, СИКВ, СИКГ, гидроциклоны, фонтанная арматура |
Задание №2. Что изображено на рисунке?
1) сужающее устройство 2) буровая башня 3) факельные сепараторы 4) турбина 5) трубы НКТ 6) погружной насос 7) фонтанная / устьевая арматура 8) насос-качалка 9) манометр 10) - 11) закачка цемента в скважину 12) емкость разгазирования, двухфазный сепаратор 13) сеть трубопроводов рядом с РВС 14) компрессор 15) пробоотборник
|
Задание №3. Предложить классификацию нефтегазопромыслового оборудования по различным признакам:
По назначению, по конструктивным особенностям, по рабочей среде, по местоположению, по принципу действия, по условиям эксплуатации. по уровню риска отказа/ремонта, по приводу; по степени мобильности; по взрывопажоробезопасности, по глубине установки
|
Задание №4. Диагноз по образцу: что случилось с оборудованием? Необходимо определить вероятный механизм разрушения и предложить меры предотвращения.
Ситуация А. Фрагмент трубы: внутренняя поверхность покрыта многочисленными мелкими язвами (питтинг), есть ржавые наросты. Анализ: высокое содержание хлоридов, pH 4,2, присутствие CO₂. Ответ: коррозия на фоне образования кислот. Введение ингибиторов коррозии с рабочую среду, установка адсорбера. Заменить участок поврежденной трубы.
Ситуация Б. Рабочее колесо центробежного насоса: каналы забиты плотным белым налётом, колесо не вращается. Анализ: CaCO₃ (90%), органические примеси (10%). Ответ: образование солеотложений. Ввод ингибитора, очистка колеса от налета
Ситуация В. Уплотнительное кольцо (из NBR) из фонтанной арматуры: увеличилось в размере, потеряло форму, стало липким. Среда: нефть с высоким содержанием ароматики (бензол, толуол) + метанол. Вопросы: Почему кольцо вышло из строя? Какой материал уплотнения предложить вместо NBR? Какие свойства важны? Ответ: произошел распад (деградация) кольца. Предлагаем FKM (Viton®). Важны свойства стойкости к органике (растворителям), при рабочих температурах.
Ситуация Г. Внутренняя поверхность колена трубопровода: неравномерный износ, металл истончён, есть риски и канавки, следы ржавчины. Среда: газоконденсат с песком (0,1% мас.) и H₂S. Вопросы: Какой механизм разрушения преобладает? Как защитить трубопровод (изменить трассу, материал, нанести покрытие, снизить скорость)? Ответ: абразивное повреждение (песок) с коррозией (кислота). Снизить скорость потока, увеличить радиус колена, предусмотреть отделение песка перед входом в трубопровод
|
Задание №5. Выбор материала для оборудования по химическому составу среды. Необходимо предложить подходящий материал для следующих позиций:
Корпус фонтанной арматуры
Трубы НКТ
Уплотнения (кольца)
Рабочие колёса насоса
Таблица 1 – Стойкости материалов
Материал |
H₂S |
CO₂ |
Хлориды |
Ароматика |
Температура, °C |
Углеродистая сталь |
– |
– |
– |
+ |
до 200 |
Низколегир. сталь (4130) |
+/– |
– |
– |
+ |
до 150 |
Нерж. сталь 316 |
+ |
+ |
– |
+ |
до 80 (Cl) |
Duplex (22Cr) |
+ |
+ |
+ |
+ |
до 200 |
Инконель 625 |
++ |
++ |
++ |
++ |
до 400 |
NBR (нитрил) |
+ |
+ |
+ |
– |
до 100 |
FKM (Viton®) |
++ |
++ |
++ |
+ |
до 200 |
PTFE |
++ |
++ |
++ |
++ |
до 260 |
(+ стойкий, – не стойкий, +/– ограниченно стоек)
1. Duplex (22Cr), Инконель 625
2. Duplex (22Cr), Низколегир. сталь (4130), Инконель 625
3. FKM (Viton®). PTFE
4. Нерж. сталь 316, Duplex (22Cr), Инконель 625
|
Задание №6. Кейс-расследование: почему остановилась скважина?
Скважина, оборудованная УЭЦН, работала 14 месяцев. Затем резко вырос ток двигателя, через 6 часов – аварийная остановка. При подъёме насоса обнаружено: рабочие колёса и направляющие аппараты покрыты плотным белым налётом, в пазах – твёрдые комки. Анализ налёта: CaCO₃ – 85%, органические вещества – 10%, следы песка.
Задания:
Какой механизм привёл к отказу?
Предложите три способа борьбы с таким типом отказа
|
Задание №7. Дана напорно-расходная характеристика центробежного насоса (например, ЭЦН 5-50-1200) для воды с вязкостью 1 сПз. Известно, что в процессе разработки пласта в продукцию попадает полимерный раствор (для повышения нефтеотдачи) с вязкостью 45 сПз при пластовой температуре, при этом обводнённость выросла до 70%.
Используя поправочные коэффициенты (на вязкость, на содержание газа), перестроить (качественно) характеристику насоса для новой среды. Покажите на графике: как изменятся напор, КПД и потребляемая мощность.
Определите, изменится ли рабочая точка насоса (пересечение с характеристикой скважины). Что произойдёт с дебитом?
Предложите два способа адаптации насосного оборудования к работе на вязкой жидкости: а) замена насоса на другой типоразмер; б) химический способ (снижение вязкости за счёт деструктора полимера). Сравните их по критериям «затраты – эффективность».
Рисунок 1 – График изменения напора
Рисунок 2 – График изменения КПД
Рисунок 3 – График изменения мощности
При повышении вязкости среды напор и КПД насоса уменьшается, а затрачиваемая энергия (мощность) увеличивается.
Рабочая точка насоса определенно изменится, поскольку характеристика скважины для вязкой среды поднимется (из-за роста потерь в НКТ). Новая точка сместиться влево и вниз и, следовательно, дебит снизится по сравнению с работой на воде.
А) Если подбираем насос, рассчитанный на вязкость, то: * затраты – высокие (покупка нового насоса, спуск в скважину, транспортировка) * эффективность – высокая (работа в паспортном режиме, высокий КПД) * недостатки – если полимер со временем деградирует или вымыется, то насос окажется «избыточным».
Б) Закачиваем в скважины реагент-деструктор: * затраты – средние/низкие (хим. реагент и при необходимости дозирующее оборудование) * эффективность – средняя (снижает вязкость, но может ухудшить КИН) * недостатки – риск загрязнения продуктами деструкции, неполная деградация
|
Задание №8. Начертить упрощённую схему системы сбора и подготовки нефти, указав основные объекты:
скважины;
АГЗУ (автоматизированные групповые замерные установки);
ДНС (дожимные насосные станции);
ЦППН (центральные пункты подготовки нефти);
резервуарный парк.
Описать назначение и принцип работы каждого объекта на схеме.
________________________ ПНГ | | Скважины – АГЗУ – ДНС – ЦППН = резервуарный парк | | --------------------------- вода
Скважины: добыча жидкости (нефть, газ, вода, примеси) из пласта За счёт пластового давления или работы УЭЦН флюид поднимается на поверхность АГЗУ: замер дебита В замерной линии измеряется объём жидкости, содержание воды, давление, температура. После замера поток направляется в общий сборный коллектор ДНС: первичное отделение газа, повышение давления жидкости для транспорта до ЦППН Сепарация газа -- насосы ЦППН: подготовка нефти до товарного качества к сдаче потребителю Комплексная установка, состав оборудования может различаться, но основное назначение: полная дегазация, обессоливание и обезвоживание жидкости Резервуарный парк: хранение товарной / некондиционной нефти РВС |
Задание №9. Представьте, что вы – команда проектировщиков. Ваша задача – нарисовать (или создать ментальную карту) установку для добычи и подготовки нефти/газа через 15-20 лет. Оборудование должно учитывать:
Ужесточение экологических требований (нулевые выбросы, утилизация CO₂).
Работу в арктических условиях или на шельфе.
Использование новых материалов (композиты, графен, самовосстанавливающиеся покрытия).
Встроенную систему химического мониторинга состава флюида в реальном времени.
Необходимо:
Назвать 5 ключевых типов оборудования, которые сохранятся (например, сепаратор, насос), и 3 новых, которых сейчас нет.
Для каждого элемента указать, какое химическое свойство среды (вязкость, коррозионная активность, склонность к гидратообразованию) определило его конструкцию.
Придумать креативное название для своей установки (например, «Эко-Флюид Хаб 2.0»).
Название: Arkfuture Оборудование, которое сохранится:
Новое оборудование: - Роботизированный химический аналитический комплекс – поточный мониторинг состава флюида в реальном времени с прогнозом, обводненности, гидратообразования, коррозии. - Мембранный CO₂-сепаратор с обратным осмосом для газа – улавливание CO₂ прямо в потоке для последующей закачки в пласт - Плазменно-электрохимический деструктор гидратов и парафинов – Предотвращение отложений без химии и нагрева (генерация низкотемпературной плазмы + переменное электромагнитное поле в линии потока)
|
Приложение 1
Насос: ЭЦН 5-50-1200 (вода, 1 сПз).
Характеристика дана в таблице:
Таблица 2 – Характеристика ЭЦН 5-50-1200
-
Расход Q, м³/сут
Напор H, м
КПД, %
0
1350
0
25
1280
38
50
1200
52
75
1080
48
100
900
40
Таблица 3 – Поправочные коэффициенты (приближённые):
-
Вязкость, сПз
Коэфф. напора KH
Коэфф. КПД Kη
Коэфф. мощности KN
1
1,0
1,0
1,0
10
0,92
0,88
1,08
45
0,80
0,75
1,22
Основная расчётная формула:
N = Q × H × ρ × g / η
В формуле:
N – необходимая мощность (Вт);
Q – подача (объёмный расход) (м³/с);
H – напор (высота подъёма) (м);
ρ – плотность жидкости (кг/м³);
g – ускорение свободного падения (≈9,81 м/с²);
η – коэффициент полезного действия (от 0 до 1).
