Збір і підготовка нафти і газу
Природний газ знаходиться в землі на глибині від 1000 метрів до декількох кілометрів. Надглибокою свердловиною отримано приплив газу з глибини більше 6000 метрів. У надрах газ знаходиться в мікроскопічних порожнечах, називаних порами. Пори з'єднані між собою мікроскопічними каналами - тріщинами, по цих каналах газ надходить з пір з високим тиском у пори з більш низьким тиском доти, поки не виявиться в свердловині. Рух газу в пласті підпорядковується певним законам. Газ добувають з надр землі за допомогою свердловин. Свердловини намагаються розмістити рівномірно по всій території родовища. Це робиться для рівномірного падіння пластового тиску в покладі. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а так само передчасне обводнювання покладу.
Газ, що надходить із свердловин, необхідно підготувати до транспортування кінцевому користувачу - хімічний завод, котельня, міські газові мережі. Необхідність підготовки газу викликана присутністю в ньому крім цільових компонентів (цільовими для різних споживачів є різні компоненти) домішок, що викликають труднощі при транспортуванні або застосуванні. Так, пари води, що міститься в газі, при певних умовах можуть утворювати гідрати або, конденсуючись, скупчуватися в різних місцях (вигин трубопроводу, наприклад), заважаючи просуванню газу; сірководень викликає сильну корозію газового обладнання (труби, ємності теплообмінників і т. д. ).
Газ готують за різними схемами. Згідно з однією з них, в безпосередній близькості від родовища споруджується установка комплексної підготовки газу (УКПГ), на якому проводиться очищення і осушення газу. Така схема реалізована на Уренгойському родовищі.
Якщо газ містить у великій кількості гелій або сірководень, то газ обробляють на газопереробному заводі, де виділяють гелій і сірку. Ця схема реалізована, наприклад, на Оренбурзькому родовищі.
Газ виходить з надр внаслідок того, що в шарі знаходиться під тиском, що значно перевищує атмосферний. Таким чином, рушійною силою є різниця тисків у шарі і системі збору.
На початковому етапі розробки нафтових родовищ, як правило, видобуток нафти відбувається з фонтануючих свердловин практично без домішки води. Проте на кожному родовищі настає такий період, коли з пласта разом з нафтою надходить вода спочатку в малих, а потім все в більших кількостях. Приблизно дві третини всієї нафти добувається в обводненому стані. Пластові води, що надходять зі свердловин різних родовищ, можуть значно відрізнятися за хімічним і бактеріологічному складу. Під час вилучення суміші нафти з пластовою водою утворюється емульсія, яку слід розглядати як механічну суміш двох нерозчинних рідин, одна з яких розподіляється в обсязі іншого у вигляді крапель різних розмірів.Наявність води в нафті призводить до подорожчання транспорту в зв'язку зі зростаючими обсягами рідини, що транспортується і збільшенням її в'язкості.
Присутність агресивних водних розчинів мінеральних солей призводить до швидкого зносу як нафтоперекачувальної, так і нафтопереробного устаткування. Наявність у нафті навіть 0,1% води призводить до інтенсивного вспениванию її в ректифікаційних колонах нафтопереробних заводів, що порушує технологічні режими переробки і, крім того, забруднює конденсаційну апаратуру.
Легкі фракції нафти (вуглеводневі гази від етану до пентану) є цінною сировиною хімічної промисловості, з якого виходять такі продукти, як розчинники, рідкі моторні палива, спирти, синтетичний каучук, добрива, штучне волокно і інші продукти органічного синтезу, що широко застосовуються в промисловості. Тому необхідно прагнути до зниження втрат легких фракцій з нафти і до збереження всіх вуглеводнів, видобутих з нафтоносного горизонту для подальшої їх переробки.
Сучасні комплексні нафтохімічні комбінати випускають як різні високоякісні масла і палива, так і нові види хімічної продукції. Якість вироблюваної продукції багато в чому залежить від якості вихідної сировини, тобто нафти. Якщо в минулому на технологічні установки нафтопереробних заводів йшла нафту з вмістом мінеральних солей 100-500 мг / л, то в даний час потрібно нафту з більш глибоке знесолення, а часто перед переробкою нафти доводиться повністю видаляти з неї солі.
Наявність у нафті механічних домішок (породи пласта) викликає абразивний знос трубопроводів, нафтоперекачувальної обладнання, ускладнює переробку нафти, утворює відкладення в холодильниках, печах і теплообмінниках, що призводить до зменшення коефіцієнта теплопередачі і швидкого виходу їх з ладу. Механічні домішки сприяють утворенню трудноразделімих емульсій.
Присутність мінеральних солей у вигляді кристалів у нафті і розчину у воді призводить до посиленої корозії металу обладнання і трубопроводів, збільшує стійкість емульсії, ускладнює переробку нафти. Кількість мінеральних солей, розчинених у воді, віднесене до одиниці її обсягу, називається загальною мінералізацією.
За відповідних умов частина хлористого магнію (MgCl) і хлористого кальцію (CaCl), що знаходяться у пластовій воді, гідролізується з утворенням соляної кислоти. У результаті розкладання сірчистих з'єднань при переробці нафти утворюється сірководень, який у присутності води викликає посилену корозію металу. Хлористий водень в розчині води також роз'їдає метал. Особливо інтенсивно йде корозія при наявності у воді сірководню і соляної кислоти. Вимоги до якості нафти в деяких випадках досить жорсткі: вміст солей не більше 40 мг / л при наявності води до 0,1%.
Ці та інші причини вказують на необхідність підготовки нафти до транспорту. Власне підготовка нафти включає: зневоднення і знесолювання нафти і повне або часткове її розгазування.
На нафтових промислах найчастіше використовують централізовану схему збору та підготовки нафти (див. Додаток 1). Збір продукції виробляють від групи свердловин на автоматизовані групові замірні установки (АЦЗУ). Від кожної свердловини за індивідуальним трубопроводу на АЦЗУ надходить нафта разом з газом і пластовою водою. На АЦЗУ виробляють облік точної кількості надходить від кожної свердловини нафти, а також первинну сепарацію для часткового відділення пластової води, нафтового газу і механічних домішок з напрямком відокремленого газу по газопроводу на ГПЗ (газопереробний завод). Частково обезвоженная і частково дегазована нафта надходить по збірному колектору на центральний пункт збору (ЦПС). Зазвичай на одному нафтовому родовищі влаштовують один ЦПС. Але в ряді випадків один ЦПС влаштовують на кілька родовищ із розміщенням його на більш великому родовищі. У цьому випадку на окремих родовищах можуть споруджуватися комплексні збірні пункти (КСП), де частково проводиться обробка нафти. На ЦПС зосереджені установки з підготовки нафти і води. На установці з підготовки нафти здійснюють в комплексі всі технологічні операції з її підготовки. Комплект цього обладнання називається УКПН - установка по комплексній підготовці нафти.
Про те, що запаси нафти є не тільки на суші, але і під морським дном, відомо досить давно. На платформу можна потрапити на вертольоті або на катері. Сім миль від берега, і ось ви вже у мети. Остов штучного острова, який здалеку здавався складеним із сірників, поблизу виявляється переплетенням товстенних труб. Сорок вісім з них йдуть в товщу води і ще на півсотні метрів - в дно. Ці ноги і тримають всю споруду. Сама платформа складається з двох майданчиків, кожна з яких - у чверть футбольного поля. На одному майданчику йдуть у піднебессі ферми бурової вишки, інша являє собою адміністративно-житлову зону. Тут з трьох сторін по краях майданчика стоять затишні будиночки, в яких розмістилися каюти бригадирів, прорабів і майстрів, а також червоний куточок, їдальня з кухнею, побутові приміщення (див. Додаток 2).