Основы нефтегазопромыслового дела. Учебное пособие

8. Замена утяжелённого раствора раствором средней, затем нор-

мальной плотности, потом водой и нефтью.

9. Вызов притока одним из существующих методов(продавкой компрессором, аэрацией, применением воздушно-жидкостных «по-

душек», оттартыванием свабом либо откачкой жидкости после спуска

вставного насоса или плунжера трубного насоса со штангами-

насосами).

10. Пробная эксплуатация скважины со снятием основных пара-

метров продуктивности: пластовое и забойное давления; дебиты нефти, конденсата, газа и воды; состав газа, воды и механических примесей; динамика изменений затрубных, буферных и рабо-

чих давлений.

11.Проведение второго комплекса исследовательских работ.

12.Разработка технологического режима эксплуатации(либо технологического режима работы нагнетательных скважин).

Все методы освоения скважин и вызова притока жидкости и газа

из пласта в скважины основаны на двух принципах снижения проти-

водавления на пласт.

Таким образом, приток из пласта жидкости и газа к забоям сква-

жин зависит от перепада между пластовым и забойным давлениями,

41

Величина забойного давления зависит от высоты столба жидко-

сти в скважине, плотности жидкости и величины избыточного давле-

Как видно из 4.2, для этого надо снизить либо столб жидкости в скважине (Н), либо плотность жидкости ( ж) в стволе скважины, либо избыточное давление ( изб).

42

ГЛАВА 5. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ ПО ПРОЦЕССАМ

ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Нефтепереработка представляет собой стратегически важную от-

расль экономики, которая имеет достаточно богатую историю. Имен-

но Россия считается родиной промышленной переработки нефти.

Первый нефтеперегонный завод был построен вXVIII веке Федором Прядуновым, который ежегодно поставлял более1000 кг жидкости,

которую в те времена использовали в медицинских целях. В 19 веке братья Дубинины открыли нефтеперерабатывающий завод, их черте-

жи сохранились до сегодняшних дней. Большой вклад в развитие нефтеперерабатывающей промышленности внесли ученые

(Д.И. Менделеев, А. Шпаковский, А.А. Тавризов и др.).

В последние годы нефтеперерабатывающая промышленность– это огромный народнохозяйственный комплекс с долгосрочным пла-

нированием.

Виды топлива, полученные из нефти, играют значительную роль в удовлетворении энергетических потребностей нашей страны. Про-

дукцией нефтепереработки являются моторные топлива: бензин, ке-

росин, дизельное топливо, реактивное топливо и нефтепродукты (би-

тум, парафин, масла и др.).

Как же происходит процесс переработки?

Процессы нефтегазопереработки классифицируются по методу создания движущей силы процесса. В связи с этим, основные процес-

сы делятся на несколько категорий:

–массообменные, диффузионные процессы;

–гидродинамические или гидромеханические процессы;

43

–механические процессы;

–тепловые процессы;

–химические процессы;

–периодические процессы;

–непрерывные процессы.

Массообменные (диффузионные) процессы подразумевают участие двух фаз, когда вещество из одной фазы переходит в другую за счёт диффузии.

Эта категории процессов включает в себя:

–абсорбцию;

–ректификацию;

–экстракцию;

–адсорбцию;

–сушку;

–кристаллизацию и т.д.

Рассмотрим каждый процесс более подробно.

Абсорбция В нефтегазопереработке процесс абсорбции служит для очистки,

осушки и разделения углеводородных газов. С помощью процесса аб-

сорбции из газов извлекают этан, бутан, пропан, сероводород и дру-

гие вещества, очищают газы от вредных примесей. Происходит это за счёт поглощения компонентов газовой смеси абсорбентом. Если же требуется выделить поглощённые компоненты из абсорбента, следует применить процесс, который называется десорбция. Во время про-

цесса абсорбции может происходить процесс частичной десорбции,

это обусловлено тем, что некоторые компоненты смеси могут вытес-

44

няться другими поглощающими компонентами, что в результате при-

водит к распределению компонентов газовой и жидкой фаз.

Ректификация Процесс ректификации предназначен для получения компонентов

с различной желаемой концентрацией. Это осуществляется за счёт многократного контактирования паровой и жидкой фаз. Система до-

стигает равновесия в результате тепло- и массообмена, при котором компоненты смеси распределяются между собой за счёт выравнива-

ния температур и давлений в фазах.

Для осуществления процесса ректификации на НПЗ используют специальные аппараты – ректификационные колонны, которые за-

полнены разнообразными контактными устройствами, а именно насадками, тарелками и т.п.

Экстракция Процесс экстракции применяется в нефтеперерабатывающей

промышленности для очистки дизельного топлива, масел, деасфаль-

тизации и т.п. Это происходит при обработке растворителем компо-

нентов жидкой или твёрдой фаз при избирательном способе ихиз влечения. Поэтому при процессе экстракции используются избира-

тельные (селективные) растворители, так как они должны растворять только желаемые (нужные) компоненты и не трогать остальные. Же-

лаемые компоненты можно извлечь только из жидкой системы, спо-

собной к расслаиванию. Такая система образуется из рафинантного

(раствор, включающий растворитель и неизвлечённые компоненты) и

экстрактного (раствор, включающий растворитель и извлечённые компоненты) растворов, которые можно разделить с помощью отста-

45

ивания. В нефтепереработке для разделения жидких нефтепродуктов с применением процесса экстракции обычно используют следующие растворители:

–фенол;

–фурфурол;

–вода;

–бензол;

–жидкий пропан и др.

46

–центробежные аппараты;

–аппараты отстойного типа.

Для осуществления процесса смешения и разделения фаз проис-

ходит с помощью энергии потоков фаз, а также за счёт подвода энер-

гии извне с помощью устройств.

На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности ис-

пользуют различные конструкции экстракторов, но наибольшей по-

пулярностью пользуются аппараты колонного типа.

Адсорбция В отличие от абсорбентов, которые впитывают вещества с помо-

щью своей массы и объёма, адсорбенты поглощают их только своей поверхностью. Процесс адсорбции служит для разделения жидких и газообразных веществ, которые различаются структурой молекул. В

нефтегазоперерабатывающей промышленности процесс адсорбции применяется для очистки масел, отбензинивания углеводородных га-

зов; для осушки газов и жидкостей и т.д.

Существует два вида адсорбции:

–физическая;

–химическая.

Они различаются тем, что при физической адсорбции молекулы поглощённого вещества, которые находятся на поверхности адсор-

бента, не вступают с ним в химическое взаимодействие, когда при химической адсорбции все происходит наоборот.

Адсорбентом называется твёрдое вещество, на поверхности (в

порах) которого концентрируется поглощаемое вещество. Когда объ-

ём пор или поверхность адсорбента заполняются молекулами адсор-

47

бата, процесс адсорбционного разделения прекращается. Адсорбцию используют для выделения некоторых классов соединений, содержа-

щихся в нефтепродуктах и нефти. Низкомолекулярные углеводороды

(пропилен, этилен) больше подвержены адсорбции, чем их аналоги

(пропан, этан). Процесс адсорбции наиболее высокомолекулярных непредельных углеводородов еще недостаточно изучен.

Сушка Для удаления жидкости из твёрдых материалов используют про-

цесс сушки. Существуют специальные аппараты, которые называют-

ся сушилками. Выделяют два способа сушки: контактную и газовую.

Газовая сушка предполагает передачу тепла с помощью газа, т.е. при его непосредственном контакте с высушиваемым материалом. Кон-

тактная сушка предполагает передачу тепла каким-либо теплоносите-

лем, который действует через поверхность нагрева. В нефтегазопере-

рабатывающей и нефтехимической промышленности встречаются различные конструкции сушилок. Но стоит отметить широкое приме-

нение следующих конструкций:

– ленточная сушилка (бесконечная перфорированная лента, кото-

рая движется в камере);

– барабанная сушилка (вращающийся цилиндрический барабан,

который применяется в основном для сушки зернист, сыпух-

чих веществ);

– пневматическая сушилка (обладает мгновенным действием,

связано с тем, что материал подаётся в трубу, через которую прохо-

дит с огромной скоростью поток горячего воздуха);

– шахматная сушилка (предназначена для сыпучих материалов,

высушиваемый материал движется сверху вниз сплошной массой, пе-

48

ресыпаясь, свободно падая, а сушильный агент проходит снизу вверх через слой материала, высушивая его);

– сушилка с псевдоожиженным слоем зернистого материала(в

этих сушилках преимущественно сушат материал, частицы которого не превышают 5 мм) и т.п.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ

ИЛИ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Газы и жидкости по своей структуре являются неоднородными системами, которые содержат жидкие и твёрдые частицы. Обработку таких систем связывают с гидродинамическими(гидромеханически-

ми) процессами. Данные процессы предполагают различные виды от-

стаивания. Законы гидродинамики определяют скорость процесса не-

однородных систем, а градиент и разность давлений обеспечивают движущую силу процессов гидромеханики. Неоднородные системы состоят из дисперсной и дисперсионной среды. В свою очередь, дис-

персные системы можно подразделить на: суспензии, эмульсии, пе-

ны, пыли и дымы (газы), туманы. В соответствии с этим требуют раз-

деления и технологические процессы, которые будут осуществляться с применением соответствующих методов(осаждением, фильтраци-

ей, центрифугированием и т.п.).

Чтобы очистить нефть от примесей на нефтеперерабатывающих предприятиях, используются отстойники. Принцип работы отстойной аппаратуры заключается в следующем. Сначала эмульсия поступает в резервуар через входной штуцер, далее направляется в два перфори-

рованных коллектора, пройдя через тонкие отверстия, жидкость по-

49

ступает непосредственно в отстойник. Процесс отделения сырой нефти от водных примесей основан на разнице в удельном весе ком-

понентов нефтяной эмульсии. Её струйки проходят через слой воды,

которая полностью покрывает коллекторы. В результате капли Н2О

увеличиваются, тяжелеют и оседают на дно отстойника. Обезвожен-

ная нефть, в свою очередь, становится легче и поднимается наверх.

Когда пластовая вода достигает определённого уровня, она уда-

ляется из отстойника посредством переливного клапана. По мере накопления обезвоженной нефти она выводится из ёмкости через сливное устройство в верхней части корпуса. Уровень фаз и процесс в целом контролируются уровнемером.

Процесс фильтрования предполагает разделение суспензий. Сус-

пензии проходят через пористые перегородки, которые задерживают твёрдые частицы. Движущей силой процесса фильтрования является перепад давления, который помогает двигаться жидкости через пори-

стые перегородки и преодолевать сопротивление.

Процесс фильтрования осуществляется с помощью специальной аппаратуры. Эту аппаратуру называют фильтрами. Фильтры бывают периодического и непрерывного действия.

Фильтр периодического действия осуществляет основную опера-

цию и ряд вспомогательных, которые предполагают сушку, промыв-

ку, осадку и др.

Фильтры непрерывного действия и основные и вспомогательные операции осуществляют непрерывно в течение достаточно длитель-

ного временного периода.

С помощью процесса фильтрования можно достигнуть довольно высоких показателей степени очистки суспензии и газов.

50