Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Анализ эффективности систем сбора нефти и газа для подготовки углеводородного сырья к транспортировке

Содержание:

Введение 3
1 Общие сведения о свойствах нефти и газа 4
1.1 Физические свойства нефти в пластовых и поверхностных условиях 4
1.2 Требования к товарной нефти 12
2 Технологические процессы подготовки нефти, газа 15
2.1 Системы сбора и подготовки нефти и природного газа 15
2.2 Принципиальная технологическая схема сбора и подготовки 19
2.3 Особенности образования газоводонефтяной и в системах сбора 28
2.4 Обезвоживание нефти под действием центробежных сил 30
2.5 Многофункциональные отстойные аппараты 36
3 Анализ эффективности систем сбора нефти и газа для подготовки углеводородного сырья к транспортировке 40
3.1 Исследование влияния деэмульгаторов на водонефтяные эмульсии 40
3.2 Анализ и оптимизация системы промысловых трубопроводов 57
4 Охрана труда и окружающей среды 62
4.1 Загрязнения окружающей среды при сборе и подготовки нефти 62
4.2 Выбросы, происходящие при основных технологических процессах 65
Заключение 73
Библиографический список 74

Введение:

Нефть и газ являются основными видами энергетических ресурсов. В последние годы наблюдается тенденция снижения объемов добычи и транспорта нефти и газа и, как следствие, увеличение удельных энергетических и экономических расходов.
Обустройство промыслов и их реконструкцию в настоящее время необходимо проводить с учетом максимального снижения экономических затрат и эксплуатационных расходов, так как в общем объеме капитальных вложений на разработку, эксплуатацию, транспортировку и переработку нефти и газа значительная доля приходится на обустройство промыслов, создание систем сбора и транспорта нефти и газа от скважин к пунктам сбора.
При проектировании и строительстве систем нефтегазосбора необходимо учитывать последние достижения науки и техники с целью сокращения потерь нефтяного газа и нефти. Необходимо внедрять прогрессивные системы отделения нефти от воды, так как наблюдается значительное обводнение пластов.
В последние годы разрабатываются новые системы сбора и транспорта нефти и газа на месторождениях с учетом специфики разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Разработаны и используются герметизированные системы сбора нефти и газа, когда осуществляется совместный транспорт нефти и газа в двухфазных и однофазных состояниях на относительно большие расстояния.

Заключение:

Анализ схемы сбора и подготовки показывает, что технологии сбора и подготовки нефти и газа на промыслах включает гидродинамические процессы трубопроводного транспорта продукции скважин, сепарации газа, обезвоживания и обессоливания нефти, очистки водной фазы от нефтепродуктов и механических примесей и подготовки межфазного слоя до нефти товарной кондиции, которые наиболее эффективно протекают при повышенных температурах и контакте с поверхностно-активными веществами (ПАВ), например деэмульгаторами.
На основе проведенных исследований установлено, деэмульгаторы Рекод-118М, Рекод 758 показали лучшие результаты по динамике отделения воды, остаточной обводнѐнности нефтяной фазы (глубина обезвоживания нефти) и могут быть рекомендуются к проведению опытно-промышленных испытаний.
Экологические проблемы переработки нефти, а также нефтедобычи и транспортировки сырья и готовой продукции, в настоящее время актуальны, как никогда ранее. Поэтому в настоящее время необходимо уделить максимум внимания разработке и внедрению экологически безопасных добывающих и перерабатывающих технологий, а также применению максимально эффективных средств защиты окружающей нас среды.

Фрагмент текста работы:

1 Общие сведения о свойствах нефти и газа
1.1 Физические свойства нефти в пластовых и поверхностных условиях
Продукцией нефтяных скважин на начальной стадии освоения месторождения являются нефть и попутный нефтяной газ (нефтяной газ). По мере увеличения срока разработки месторождения нефть обводняется минерализованной, в основном хлористыми солями, водой. В результате продукцией нефтяных скважин становятся водонефтяная эмульсия (ВНЭ) и нефтяной газ.
Вместе с нефтью из скважин на поверхность выносятся и механические примеси. Их количество в общей массе добываемой нефти незначительно — в среднем не более 0,1 % масс. Но, так как диаметр механических примесей редко превышает 10 мкм, их поверхность контакта с добываемой нефтью оказывается чрезвычайно большой. Это обстоятельство на промыслах часто отрицательно влияет на технологический процесс подготовки нефти. Кроме этого, в добываемой продукции содержатся и такие вещества, как хлорорганические соединения, метил и этилмеркаптаны, сероводород и др., при контакте с которыми нефтепромысловое оборудование подвергается коррозионному износу с последующими отрицательными технологическими, экономическими и экологическими последствиями. Поэтому в процессе сбора, транспорта и подготовки нефти на промыслах применяют технологии по снижению или предотвращению коррозионного разрушения нефтепромыслового оборудования, являющиеся одним из основных факторов снижения вредного воздействия на окружающую среду и стабильного ведения целенаправленных технологий разделения продукции скважин на составляющие фазы: нефть, минерализованную воду, нефтяной газ и при необходимости механические примеси и соли. При этом каждая из фаз должна отвечать отраслевым требованиям.
Товарная нефть, поставляемая потребителю, согласно ГОСТ Р51858-2002 подразделяется на три группы. При этом в каждой из групп содержание воды не должно превышать 0,5, 0,5 и 1,0 % масс., содержание хлористых солей не должно превышать 100, 300 и 900 мг/дм3 соответственно, а механических примесей должно быть не более 0,05 % масс.
Загрязненность воды, утилизируемой в систему поддержания пластового давления, нефтепродуктами и механическими примесями не должна превышать по 50 мг/дм3 для каждой группы.
Если в нефтяном газе содержание азота не превышает 60 % об., то он должен использоваться в технологических процессах или подвергаться сбору и переработке.
Системы сбора и подготовки нефти на промыслах должны обеспечивать разделение продукции скважин на нефть, пластовую воду, нефтяной газ, механические примеси и соли.
Для успешной реализации промысловых технологий подготовки нефти необходимы знания физико-химических свойств продукций скважин, в том числе нефти, пластовой воды, нефтяного газа, механических примесей и солей.
Нефть — это маслянистая жидкость с характерным специфическим запахом, обнаруживаемым при наличии даже очень малых ее количеств. Свойства нефти исключительно разнообразны. Цвет нефти изменяется от черного и бурого до желтого и белого. Чаще всего встречается нефть зелено-бурого и черного цвета. Это зависит от наличия различных примесей смолистого характера. Темный цвет нефти обусловливается содержанием тяжелых фракций — смолистых и асфальтеновых веществ.
В Азербайджане известно Суруханское месторождение белой нефти, открытое в 1904 году. Добываемая здесь нефть в начальный период разработки месторождения была настолько чиста, что ее можно было заливать в баки автомобилей. Через три года эксплуатации месторождения из скважины ударил фонтан легкой темно-красной нефти, а позднее она стала более темной.
Чрезвычайно широк спектр фазового состояния нефти. Она залегает в недрах в твердом, жидком состоянии и в виде газообразных смесей углеводородов.
Разные нефти имеют разные плотности. Большинство из них легче воды и обладает свойством разливаться на поверхности воды. Некоторые же сверхтяжелые нефти тяжелее воды.
Одним из свойств нефти является ее способность к поверхностному натяжению. Достаточно маленькой капле нефти упасть в воду, и сейчас же на поверхности воды образуются большие плавающие пятна нефтяной пленки. Один грамм нефти может покрыть и загрязнить 3 м2 поверхности воды. Пролитая тонна нефти может растекаться по площади 12 км2. 1 мг бензина или солярового масла делает непригодной для питья 1000 л воды.
Формулу нефти можно представить в виде СnН2n+2. Она отличается от воды (Н2О) тем, что атом кислорода в воде заменен на атомы углерода. В результате нефть становится более вязкой, чем вода, приобретает способность гореть. При нормальных условиях первые ее четыре компонента (метан, этан, пропан и бутан) находятся в газообразном состоянии. Если в молекулу входит пять атомов углерода, то соединение становится жидким, а если больше 20 атомов углерода — это уже твердый углеводород — парафин, растворенный во многих сортах нефти.
Чем больше атомов водорода входит в состав углеводородов, тем легче нефть. Такие нефти содержат большее количество бензиновой фракции, они более светлые и менее вязкие. Такие нефти называются метановыми.
Нефтяные месторождения всегда содержат углеводородные газы в растворенном или в свободном состоянии. Количество газа, растворенного в одной тонне нефти, называется газовым фактором. Величина его зависит от состава нефти, температуры и пластового давления.
Свойства природных нефтей и газов многообразны. В настоящее время открыты месторождения углеводородных газов в твердом и так называемом газогидратном состоянии. При определенных температуре и давлении они могут находиться в твердом состоянии и образовывать богатейшие залежи. Суммарные запасы их, по мнению некоторых ученых, в несколько раз больше, чем суммарные запасы каменного угля, нефти и природного газа.
На вид газовые гидраты похожи на непрозрачный лед. Образуются из соединений легких углеводородов метана, этана, пропана и других газов с водой при давлении от 0 до 2,5 МПа и отрицательных или небольших положительных температурах — до +20◦C. Поразителен тот факт, что в одном объеме гидрата может содержаться до 200 объемов газа. Известно, что в обычных условиях в одном объеме воды трудно растворить более 4 м3 газа.
Прогнозные запасы газа в твердом состоянии на дне морей и океанов исчисляются тысячами триллионов м3.
В настоящее время разработка месторождений газогидратов сопряжена с большими техническими трудностями и капитальными вложениями.
Пластовая вода сильно минерализована. Она содержит до 240 г/дм3 различных солей, основная масса которых относится к хлористым. Поэтому пластовая вода является коррозионно-активным веществом.
Нефтяной газ — это смесь углеводородов с азотом, диоксидом углерода, сероводорода и других газов.
Подготовка нефти на промыслах до товарной кондиции требует знания следующих физико-химических свойств нефти, пластовой воды, нефтяного газа, механических примесей и соли, указанных в таблицах 1.1 – 1.5.
Физико-химические свойства продукции скважин различных месторождений отличаются друг от друга.
Например, сравнение физико-химических свойств ВНЭ месторождений Удмуртии и продукции Верх-Тарского месторождения, находящегося в начальной стадии разработки (ОАО «Новосибирскнефтегаз», таблица 1.1), показывает, что первые более тяжелые (плотность 1054–1129 кг/м3), обводненность высокая (82–87 % масс.), содержание механических примесей 0,04–0,09 % масс., незначительный газовый фактор (5,8–22,6 м3/т), а сама нефть высоковязкая (вязкость 0,012–0,098 Пас). Продукция же скважин Верх-Тарского месторождения практически безводная (содержание воды менее 1 % масс.), кроме того, она легкая (плотность 790 кг/м3), имеет незначительную вязкость (0,0018 Пас) и газовый фактор ее превышает газовый фактор нефти удмуртских месторождений до 10 раз.
Таблица 1.1 – Основные физико-химические свойства продукции скважин