Подбор сепарационных установок и их применение на месторождений Узень

                                             СОДЕРЖАНИЕ

Введение........................................................................................................................4 
І. Геологическая часть 
    1.1 Общее сведения о месторождении Узень........................................................7 
     1.2 Стратиграфия .....................................................................................................8 
     1.3 Тектоника .........................................................................................................10 
     1.4 Расчлененность эксплуатационных объектов и толщин пластов................12 
     1.5 Нефтегазоводоносность...................................................................................16 
     1.6 Геологические запасы нефти и газа................................................................20

ІІ. Технико-технологическая часть 
     2.1 Анализ и описание существующих технологических схем

          предварительной подготовки нефти................................................................24 
    2.2 Описание технологических процессов очистки нефти.................................30 
    2.3 Сепарационные установки и область их применения...................................37 
    2.4 Назначение и конструктивные особенности сепараторов 
         2.4.1 Факторы, влияющие на эффективность сепарации...............................48 
          2.4.2 Влияние формы сепаратора на его конструкцию..................................55 
          2.4.3 Конструкции сепараторов........................................................................57 
    2.5 Подбор сепарационных установок и  их применение

          на месторождений Узень.................................................................................70        

          2.5.1 Определение пропускной способности горизонтального сепаратора 
          2.5.2 Расчет обечайки сепаратора....................................................................74 
         2.5.3 Расчёт крышки сепаратора......................................................................75 
          2.5.4 Расчет фланцевого соединения...............................................................77 
          2.5.5 Расчёт укрепления отверстий в стенках сепаратора.............................88 
          2.5.6 Расчёт опор корпуса.................................................................................92 
    2.6 Схема сбора и транспортировки продукции на месторождении Узень.......95 
    2.7 Добыча скважинной жидкости на месторождении Узень............................96 
    2.8 Описание технологического процесса и технологической схемы  

           производственного объекта, и контроль технологического процеcca......106 
     2.9 Принципиальная технологическая схема подготовки нефти

           месторождения Узень.....................................................................................110 
    2.10 Подготовка и пуск нефтегазового сепаратора............................................113 
ІІІ. "Экономическая часть"

   3.1 Расчет экономической эффективности проекта............................................115

ІV. Охрана труда и окружающей среды

   4.1 Опасные и вредные производственные факторы 
         4.1.1 Шум и вибрация ......................................................................................122 
         4.1.2 Статическое электричество и молниезащита.......................................123 
         4.1.3 Молниезащита.........................................................................................124 
         4.1.4 Расчет молниезащиты.............................................................................125 
         4.1.5 Заземляющие устройства........................................................................127 
    4.2 Запорная и запорно-регулирующая арматура...............................................129 
    4.3 Манометры.......................................................................................................130 
    4.4 Предохранительные устройства от повышения давления...........................131 
    4.5 Пожарная профилактика 
          4.5.1 Пожарное оборудование, инвентарь, огнетушители..........................134 
          4.5.2 Порядок действий персонала при пожаре............................................135 
    4.6. Экологичность проекта 
          4.6.1 Средства обеспечения экологической безопасности..........................136 
          4.6.2 Способы обеспечения экологической безопасности  
                   процесса производства...........................................................................136 
Заключение...............................................................................................................138 
Список использованной литературы..................................................................139 
Приложение

 

 

 

 

Введение

Поступающая из нефтяных и газовых скважин продукция  не представляет собой соответственно чистые нефть и газ. Из скважин  вместе с нефтью поступают пластовая  вода, попутный (нефтяной) газ, твердые  частицы механических примесей (горных пород, затвердевшего цемента).        Пластовая вода - это сильно минерализованная среда с содержанием солей до 300 г/л. Содержание пластовой воды в нефти может достигать 80%. Минеральная вода вызывает повышенное коррозионное разрушение труб, резервуаров; твердые частицы, поступающие с потоком нефти из скважины, вызывают износ трубопроводов и оборудования. Попутный (нефтяной) газ используется как сырье и топливо.

Технически и экономически целесообразно нефть перед подачей  в магистральный нефтепровод подвергать специальной подготовке с целью ее обессоливания, обезвоживания, дегазации, удаления твердых частиц.  Для этого используются различного рода сепараторы.

В одних случаях сепараторы применяются для довольно грубого  разделения нефти и попутного газа, и тогда они называется трапами или гравитационными сепараторами. Отличия сепараторов от трапов в том, что в сепараторах обрабатывается газожидкостная смесь с высоким газосодержанием, а в трапах — газожидкостная смесь с малым газосодержанием. Разделение жидкости и газа в трапах происходит в основном в результате действия гравитационных сил. Иногда в конструкцию трапов включают отбойные козырьки и коагулирующие устройства. При этом эффективность трапов несколько возрастает, так как к гравитационным силам, действующим на сепарируемые частицы, добавляются инерционные силы. Тем не менее, эффективность сепарации в трапах редко превышает 80—85%. Перед подачей газа в газопровод необходимо удалить жидкую и твердую фазы, а также часть паров и тяжелых углеводородов, чтобы

при изменении давления и температуры в газопроводах не происходила их конденсация. Процесс  разделения продукции скважин на газовую и жидкую фазы называется сепарацией газа. Сепарация происходит главным образом в результате действия естественных сил (сил тяжести, инерции и др.). Пары воды и тяжелых углеводородов извлекаются из газа путем сорбции или его охлаждения.

Сепарация газа осуществляется в различного рода сепараторах, каждый из которых имеет свои конструктивные особенности, и применим для тех или иных конкретных условий. В одних случаях сепараторы применяются для разделения нефти и нефтяного газа и тогда они называются газонефтяными сепараторами или трапами. В других случаях они применяются для отделения природного газа от конденсата, воды и твердых частиц. Такие сепараторы получили названия газовые. Некачественная сепарация нефти ведет к тому, что остатки газа выделяются в процессе хранения и транспортировки нефти, выводят из строя оборудование промыслов, образуют взрывоопасные очаги и загрязняют окружающую среду.

Существующие принципиальные схемы и конструкции сепарационных  узлов обеспечивают выделение лишь 60-80 % газа из нефтегазовой смеси. Все  это в совокупности приводит к  тому, что в нефти после сепарации, остается 0,40-0,64 м газа на м нефти, что в несколько раз превышает норму, а на сепарационные узлы приходится более 50 % от общего количества потерь, поэтому исследования в данной области являются актуальными.

В связи с актуальностью  проблемы ставится цель - повышение качества сепарации при ее подготовке на основе совершенствования алгоритмов управления процессом, разработки новых способов, устройств и технологических схем. Так как основой современной энергетики является нефть и природный газ, одним из основных процессов промысловой подготовки нефти является сепарация нефти  от газа в сепараторах различных типов.  

Целью проекта является повышение эффективности сепарации  нефти от попутного газа.

С учетом поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Анализ компоновок технологических схем предварительной очистки нефти и сепарационного оборудования.

• Проанализировать систему сбора, подготовки и транспортировки продукции скважин месторождения Узень.

• Создание устройства, способного осуществлять сепарацию нефти от растворённого газа за счет подачи рабочего газа через перфорированные трубы под слой нефти.

• Разработка рекомендаций по совершенствованию установки сепаратора нефти на месторождения Узень с целью повышения эффективности ее работы;

• рассчитать экономическую эффективность проекта;
• обеспечить безопасность и экологичность проекта.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- в дипломной работе предложена модификация нефтегазового сепаратора;

- выявлены закономерности  влияния основных технологических  параметров на характеристики сепарационной установки как объекта  управления;

Практическая ценность результатов работы:

- разработаны принципиальные  схемы сбора и подготовки нефти; 

- разработаны алгоритмы  управления процессом; 

          Также уделено внимание экономической стороне строительства сепаратора и его введения в эксплуатацию.

В настоящее время  актуальной стала проблема по охране окружающей среды и земных недр и  в связи с этим, в дипломной  работе предусмотрен раздел по охране окружающей среды при эксплуатации установки.

Дипломная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников, приложения.

 

 

 

 

 

 

І. Геологическая часть 
1.1 Общее сведения о месторождении Узень

Месторождение Узень   расположено   в  полуострове   Мангышлак  в  южной  части,  известной под  названием  Южно - Мангышлакский  прогиб.

Орфографический  Южно-Мангышлакский  район  представляет собой обширное слабосхолменное плато, слегка  наклоненное  к  югу  и  юго-западу,  в  сторону  моря  с  абсолютными  отметками  от + 260  метров  с  севера до + 24 метров  в юге.

   В центральной и южной частях   района  располагаются  обширные бессточные впадины, из которых наиболее  крупной  является впадина Карагие, имеющая минимальную абсолютную   отметку   -  132  метра.

Рельеф в  районе  Узеньского    месторождения   имеет   сложное  строение:

Центральную часть  занимает  плато,  расположенное  между двумя  бессточными впадинами Узень  и Тунгракшин. На  западе   и  северо-западе  в пределах   площади  месторождение  плато  круто  обрывается  в  виде  уступов  в  сторону  впадины  Узень.

Сарматские известняки   и  глины,   которыми   сложено  плато, на западе в  виде  выступа,  называемого   Хумурунским,   выдаются  во  впадину  Узень. Впадина  Узень   занимает  площадь  около 500  квадратных километров. Дно впадины изрезанно глубокими оврагами.

В  восточный  части   площади   расположена    впадина   Тунгракшин. Она вытянута  в  меридиальном   направлении,   размеры и глубина ее уступают впадине Узень.   Абсолютная   отметка составляет  +132   метра.

      Климат  района континентальный лето жаркое  и  продолжительное.  В  отдельные  годы  температура   воздуха  повышается  до + 45  С. Зима   малоснежная   с  сильными   ветрами, нередко бураном.  Среднегодовая   скорость   ветра   6 - 8   метров   в секунду.  В  наиболее  холодные   зимы  морозы достигают 30 ⁰ С. Количество осадков не  превышает   50-60  мм  в засушливые годы. Растительный и животный мир характерен   для пустынь и полупустынь.

Освоение  нефтяных   месторождений   на  полуострове   Мангышлак, в безводной пустынной зоне стало возможными   благодаря  большим объемам  работ  по  строительству  дорог,   современных  городов  для  нефтяников   и   других   производственных   объектов.

 

 
1.2 Стратиграфия

         Месторождение Узень многопластовое, имеет  исключительно сложное строение. В   разрезе   меловых  и  юрских  отложений  выделено  25 продуктивных  горизонтов  ( I-XXV ) .   Из них I-XII горизонты   (в  нижнемеловых  отложениях)  стратиграфический относятся к туронским (I-горизонт), сеноманским (II-горизонт), альбским (III-XI горизонты)  и  неокомским (XII-горизонт) отложениям, состоящим из  переслаивающих  песчаных, алевролитовых и глинистых пород.  По литологическим особенностям эти отложения четко разделяются на два комплекса:  верхний терригенный (II-XI горизонты)  и нижний  терригенно-карбонатный (XII-горизонт).       

       Пласты-коллекторы  этих  горизонтов  газонасыщены, этаж  газоносности более 700м.  

XIII-XVIII  в  основном  нефтенасыщенные  горизонты  юрского  возраста,  относятся  к  верхнему  этажу  нефтегазоносного  разреза  и залегают  на  глубине  1080-1370 м.  В  них  сосредоточены  основные  запасы  уникальных  по  составу  и  свойствам  нефти,  залежи  нефти  указанных  горизонтов  по  типу  пластовые  сводовые.   В  основных  продуктивных  горизонтах  (XIII-XVIII),  протяженность  которых  по  оси складки  в 4-5  раз  больше  их  ширины,  выделен  51 нефтяной  пласт: XIII-12,  XIV-14, XV-8,  XVI-1,  XVI-3,  XVII-6,  XVIII-7.