18. Гидравлические расчеты трубопроводов. Общие сведения. Течение флюидов в трубопроводе.

Гидравлика - то наука о равновесии и движении жидкостей и газов. Основная задача — определение и выбор параметров проектируемой системы (диаметры, давление, температура, количество НПС, условия гидратообразования и др.)

необходимо учитывать большое количество явлений, происходящих в трубопроводе в процессе транспорта– переход от одной фазы в другую, наличие воды, растворенного газа, физико-химические свойства, изменение температуры и прочие.

Жидкость и газ по трубопроводу движется благодаря тому, что ее энергия в начале трубопровода больше, чем в конце. Этот перепад уровней энергии может создаваться несколькими способами: работой насоса, разностью уровней жидкости, давлением.

движение газа в трубопроводах обуславливается свойством сжимаемости. Теория течения газа включает в себя использование уравнений состояния, термодинамические процессы происходящие в газе и эффект сжимаемости.

При изменении давления и температуры плотность и объем газа меняются, что в свою очередь приводит к изменению скорости течения газа в трубопроводе. При течении газа и потерь давления, давление газа снижается что сопровождается увеличением его объема и ростом линейной скорости.

В системе нефтедобычи вода и нефть не смешиваются, а потому создают две разные фазы. Нефть и газ– также две однородные системы с конкретными свойствами и четкой границей раздела. При течении газожидкостной смеси в трубопроводе часть трубы занята жидкостью, часть газом

19. Гидравлические расчеты трубопроводов. Теоретические основы.

Основное уравнение для гидравлических расчетов – уравнение Бернулли.

является законом сохранения энергии движущейся жидкости где сумма потенциальной и кинетической энергии является постоянной величиной.

сумма потенциальной, кинетической энергии и энергии давления постоянна с учетом потерь

• Потери на трение определяются по уравнению Дарси-Вейсбаха. Коэффициент трения f рассчитывается по различным корреляциям (Коулбрук-Уайт, Исаев, Альтшуль) в зависимости от режима течения и шероховатости.

20. Гидравлические расчеты трубопроводов. Течение многофазных потоков. Карты режимов потоков. Корреляции. Программное обеспечение.

Добываемая продукция скважин представляет собой сложную смесь жидких углеводородов, углеводородов которые находятся в газообразном виде при нормальных условиях, воды, механических примесей и т.п.

Наличие газовой фазы в трубопроводе значительно меняет физику процесса транспорта флюида в трубопроводе. Основные влияющие факторы это объемы жидкости и газа, их приведенные скорости

В зависимости от соотношений различных параметров разделяют несколько групп режимов и режимов течений в горизонтальных трубопроводах. В ПО Pipesim различают три группы: 1. 2. 3. Разделенные режимы Прерывистые режимы Распределенные режимы

Наиболее распространенные программные продукты: 1. PIPESIM (SCHLUMBERGER) 2. OLGA (SCHLUMBERGER) 3. LEDA (KONGSBERG) 4. GAP (PETEX) 5. PIPEPHASE (SIMSCI) 6. Гидросистема (НТП «ТРУБОПРОВОД») 7. Другие

21. Цель расчета МТБ. Основные результаты. Обзор программных продуктов, используемых для расчета МТБ.

Цель расчета материально-теплового баланса (МТБ) в концептуальном проектировании:

1. Определение характеристик потоков на выходе объекта (температура, давление, состав, расход).

2. Определение характеристик потоков для отдельных блоков внутри объекта.

3. Определение требуемой мощности компрессорного и насосного оборудования.

Тепловой баланс не всегда требуется, зависит от типа рассматриваемого объекта. ТЭР может выполняться не для объекта подготовки.

Детальность МТБ всегда разная и тоже зависит от типа проекта.

основных ограничений и особенностей расчётов в HYSYS:

• Идеальное разделение фаз — по умолчанию разделение 100%, без учёта уносов, что искажает реальные составы потоков.

• Расчеты в статический режим — не учитывается время удержания, поэтому никак не влияет на разделение фаз

• Не предусмотрен для расчета гидравлика трубопроводов — точность на 10–15% ниже, чем в специализированных программах (PipeSIM, Olga), но для большинства технологических расчётов допустима.

• Отсутствие моделей — нет возможности моделировать эжектирование и адсорбцию.

• Стандартные условия — по умолчанию 15 °C, для перехода на российский стандарт (20 °C) нужно менять настройки.

22. Методы гидравлического расчета трубопроводов

Используются для расчета падения давления в трубопроводах. Применяются как эмпирические корреляции, так и механистические модели, заложенные в специализированном ПО (HYSYS, PIPESIM и др.). Примеры: Aziz, Hagedorn and Brown, HTFS, Poettmann and Carpenter. Выбор метода зависит от типа потока (вертикальный/горизонтальный, однофазный/многофазный).

1. Gregory Aziz Mandhane

• Для каждого режима течения используется своя модель расчёта общего падения давления

2. Hagedorn and Brown

• Основана на опытах с вертикальным потоком (воздух/вода, воздух/углеводороды).

• Трение считается по кривой Муди, но число Рейнольдса – для гомогенной двухфазной смеси.

• Доля пара и статический напор определяются по универсальной кривой (как у Duns & Ros).

7. Tulsa

• Механическая модель для вертикального восходящего двухфазного потока.

• Выделяет 5 режимов течения, для каждого – своя гидродинамика.

23. Расчет электрических нагрузок.

Выполняется для определения потребности в электроэнергии всех объектов месторождения:

• Механизированная добыча жидкости (ШГН, ЭЦН).

• Система ППД.

• Подготовка нефти и газа.

• Внутренняя и внешняя перекачка.

• Водозабор и базы.

Расчет удельного расхода электроэнергии на добычу нефти механизированным способом производится по сложной формуле, учитывающей глубину динамического уровня, обводненность, газовый фактор, КПД насосов и т.д. На основе всех нагрузок строится профиль электрических нагрузок.

24. Генерация.

В случае отсутствия подключения к внешним сетям, проектируется собственная генерация на базе электростанций собственных нужд (ЭСН). Основные принципы:

• Использование генераторов одного производителя и одинаковой мощности.

• Количество генераторов — не более 8.

• Выбор по схеме n+2 (работают n генераторов, 2 в резерве) при отсутствии внешнего резерва.

• Оптимальные коэффициенты загрузки зависят от числа работающих генераторов (например, для 2-х — 0.5, для 8-ми — 0.875).

• После расчета нагрузок и выбора генераторов определяется потребность в топливе (газе, дизеле) для них.

25. Цели и задачи выполнения работ по реинжинирингу. Нормы выполнения работ по реинжинирингу объектов наземной инфраструктуры. Границы выполнения работ по реинжинирингу. Отличие реинжиниринга от концептуальных проектов.

Цели реинжиниринга:

1. Повышение экономической эффективности действующих активов за счет оптимизации OPEX.

2. Улучшение состояния объектов в области охраны труда, пожарной безопасности и охраны окружающей среды (вывод изношенного и избыточного оборудования).

Задачи:

• Оптимизация избыточных/перегруженных мощностей с учетом перспективного профиля добычи.

• Оптимизация CAPEX и OPEX на поддержание инфраструктуры.

Нормы выполнения (предпосылки):

• Наличие избыточных/перегруженных мощностей.

• Высокие эксплуатационные затраты.

• Ограничения пропускной способности линейных объектов.

Границы находятся в рамках действующей наземной инфраструктуры от кустов скважин до ПСП сторонним потребителям и охватывают следующие производственные / технологические объекты

Отличие от КП: Реинжиниринг — это инструмент оценки и выбора для уже действующих объектов на стадии эксплуатации. Он инициируется на этапе эксплуатации для оптимизации производства при неизменных решениях по разработке. КП же выполняется для новых проектов на предынвестиционной стадии или предпроектной проработки вариантов.

26. Описание процесса разработки, сопровождения и мониторинга программ реинжиниринга и зон ответственности.

Процесс состоит из двух фаз:

• Фаза 1 (Ответственность ДНГД): Разработка, сопровождение и контроль. Включает сбор данных, анализ инфраструктуры, разработку альтернатив, ТЭО, выбор оптимальных решений, формирование и утверждение программы реинжиниринга на НТС, включение затрат в бизнес-планы.

• Фаза 2 (Ответственность ДКСОНГД и ОГ): Реализация и мониторинг. Включает организацию разработки ПСД, закупку оборудования, СМР, ПНР, ввод/вывод объектов из эксплуатации, а также контроль экономических показателей после реализации программы.

27. Жизненный цикл с этапами выполнения работ по программе реинжиниринга. Энергоэффективность в программах реинжиниринга.

Энергоэффективность является ключевой статьей экономии (до 39% от общей экономии OPEX за 20 лет). Основной вклад в энергосбережение (52%) вносит оптимизация насосного оборудования.

28. Реинжиниринг и траблшутинг. Факторы, обеспечивающие качественное выполнение работ. Методология траблшутинга.

• Реинжиниринг: системный, четкий процесс, направленный на долгосрочную оптимизацию и повышение эффективности. Имеет четкую методологию.

• Траблшутинг (troubleshooting): точечный процесс решения конкретной проблемы для достижения измеримой цели (например, повышения NPV). Не имеет четкой дорожной карты, использует экспертные оценки и «мозговой штурм» команды специалистов. Он не анализирует все системы, а фокусируется на решении конкретной задачи в заданных Заказчиком границах.

Факторы, обеспечивающие качественное выполнение работ: правильное определение границ и понимание результата, качество исходных данных, объективное описание ситуации, использование инструментов КП (Реинженерига) и интегрированного проектирования (трабл).