Подбор сепарационных установок и их применение на месторождений Узень

По месторождению Узень  начальные запасы нефти утвержденных в ГКЗ в количестве 467032 тыс. тонн, что составляет 196,35 % извлекаемых запасов числящихся на балансе ОАО” Узеньмунайгаз”.

Состояние начальных  извлекаемых запасов нефти утвержденных в ГКЗ, по состоянию на 01.01.12г. приведен в таблице 10

таблица 10

Месторождения	Начальные извлекаемые  запасы нефти млн.тонн		Превышение начальных  запасов по отношению к утвержденным %
	на балансе	утвержденным в ГКЗ
Узень	488,4	467,1	4,5

Из таблицы видно, что  по месторождению Узень начальные  извлекаемые запасы нефти превышают  утвержденные в ГКЗ на 4,5 %.

      Остаточные  запасы нефти месторождении Узень на 2012 г. составляет, соответственно 201187 тыс. тонн.

О состоянии проводимых разведочных работ и прироста запасов нефти приведено в  таблице 11.

таблица 11

 

№	Наименование месторождений	Начало разработки месторождений	Начальные извлекаемые запасы нефти тыс. тонн.	Начальные геологические  запасы нефти тыс. тонн.	Остаточные извлекаемые  запасы нефти тыс. тонн.
1.	Узень	1965 год.	486746	1103440	201187

 

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

      Промысловый  сбор и транспорт попутного  нефтяного газа необходимо рассматривать  вместе со сбором и подготовкой  нефти. Количество и состав  попутного зависит от термодинамических  условий на стадии сепарации нефти, которая является составной частью подготовки нефти к транспортировке и переработке. Поэтому проблему рационального использования нефтяного газа следует решать в комплексе с вопросами сбора, подготовки и транспорта всей продукции нефтяных скважин. Добываемая из скважин продукция является смесью нефти, растворенного в ней газа (от 10 до 300 нефти), пластовой воды (от 4 до 90% масс. на нефть) с минеральными солями (до10г/л) в виде эмульсии и механических примесей (до 1% масс. на нефть), состоящих из частичек пластовой пароды, кристаллов солей, окалины.

     Задача промысловой  подготовки заключается в доведении  качества нефти до требований  стандартов. В настоящее время  существует много разновидностей  систем сбора и подготовки  нефти, газа и воды в зависимости от климатических и топографических условии, качества нефти. Принципиальная усредненная схема сбора и подготовки нефти на промысле приводится на рис. Система изолирована и работает под избыточным давлением устья скважины.

        

Рис.1.  Схема сбора  и подготовки нефти на промыслах.

         

 

      От куста  скважин сырая нефть поступает  на несколько автоматизированных 

групповых замерных установок (АГЗУ), на которых замеряется дебит  каждой  скажины (Рис.1.). Затем сырая  нефть по сборному коллектору поступает на дожимную насосну станцию (ДНС), где происходит отделение от нефти газа – первая ступень сепарации (1), предварительное отделение воды (2) и механических примесей (3). После отделения основного количества газа нефть с пластовой водой  и остатками газа поступают в сепараторы второй ступени (С-2), где отделяеться большая часть воды и часть газа, а водонефтяная эмульсия направляеться в электродегидраторы установки подготовки нефти (УПН). В УПН при температуре около и в присутсвии деэмульгаторов уменьшается модержание воды (менее 1%мас.), минеральных солей (до 20 – 300 мг/л) и выделяется газ третьнй ступени сепарации. Стабильная нефть (4) поступает на установку сдачи товарной нефти (УТН) и по магистральному нефтепроводу направляется на НПЗ. Вода с УПН и емкостей предварительного сброса воды  передается на установку подготовки воды (УПВ). Очищеная вода (5) как правило,  используется для заводнения пласта (закачки в пласт). Газы, выделившиеся в сепараторах, поступают по газопроводу на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) для разделения.

            Стабилизация нефти, газоконденсата  и сбор газа – начало комплекса  технологических процессов  их  переработки. Система сбора нефти  и газа организуется таким  образом, чтобы попутные газы были отделены от нефти и использованы. В тех случаях, если системы сбора газа на вновь вступивших в эксплуатацию промыслов не подготовлены, газ сжигается на факелах. Во всех системах сбора предусматривается отделение попутного газа от нефти методом сепарации и передачи газа для дальнейшей переработки на газоперерабатывающий (газабензиновый) завод, а нефти – на нефтеперерабатывающий завод.

           Попутный газ отделяют от нефти  в два этапа, разделенных во  времени и пространстве: первый этап осуществляется при промысловой подготовке нефтив сепараторах различного гравитационным разделением. Полного отделения газа при этом не происходит. В нефти остается в растворенном состоянии до 1,5 – 2,0% углеводородов. С1 – С4. Для более глубокого извлечения легких фракций

      нефти  направляют на специальные стабилизационные  установки, в состав которых  входят ректификационные колонны.  Продуктами этих установок явлются  стабильная нефть и газоконденсат.  Газоконденсат направляется на  центральные газофракционирующие установки (ЦГФГ), где разделяется на индивидуальные углеводороды и товарные фракции.

           При анализе влияния различных  параметров на сепарацию, прежде  всего, определяют полноту извлечения  газа из нефти и унос капелек  нефти вместе с газом. Эти показатели зависят от числа ступеней сепарации, давления по ступеням сепарации, температуры и объема поступающей нефтегазовой смеси и конструкции сепараторов.

            Обычно газ отделяют от нефти  в две или три ступени под  небольшим давлением или при разрежении: первая ступень -  0,7 – 0,4 МПа, вторая ступень – 0,27 – 0,35 МПа, третья – 0,1 – 0,2 МПа. Повышение давления в сепараторе приводит к уменьшению рабочего газового фактора, плотности, молекулярной массы и теплоты сгорания выделяющегося газа, а также к уменьшению содержания в нем тяжелых углеводородов. Нефть при этом становится менее плотной и вязкой, в ней увеличивается содержание легких углеводородов.

           Состав отсепарированного газа  в зависимости от давления  меняется следующим образом: при увеличении давления в сеператоре уменьшается содержание пропана, бутанов, пентанов и высших углеводородов, увеличивается содержание метана.

           Заметное влияние на выделение  из нефти газа оказывают центробежные  силы, возникающие при тангенциальном вводе газонефтяного потока в сепаратор. В промышленности широкое применение нашла конструкция сепаратора, состоящего из цетробежного разделителя и буферной емкости. Эта конструкция получили название гидроциклонного сепаратора. 

           Следует отметить, что, несмотря на совершенствование техники и технологии сепарации нефти и газа, промысловые сепараторы остаются громоздкими и дорогостоящими аппаратами. Их работа основана малоэффективном гравитационном принципе, и они малопроизводительны; сепараторы перестают

      работать, когда нефтегазовая смесь образует  пену; потери энергии, заключенной  в нефтегазовом потоке при  снижении давления в ступенчатом  разгазировании, приводит к необходимости  применения в дальнейшем для  сбора и транспорта нефти и газа дополнительно насосных и компрессорных агрегатов.

          Получить абсолютно стабильную  нефть, т.е. совершенно неспособную  испаряться в атмосферу, практически  невозможно. Даже снижение давления  ее паров до 0,002 МПа, на которое  расчитана дыхательная аппаратура резервуаров, не исключило бы потери нефти от испарения при больших и малых «дыханиях». Поэтому понятие о стабильных и нестабильных нефтях в какой-то мере условно.

 

      Рис.2. Схема  одноступенчатой (а) и двухступенчатой  (б) установок стабилизации нефти.

         1 – сепаратор газа; 2 – ректификационная  колонна; 3 – конденсатор;  4 –  сепаратор; 5 – насос; I – нестабильная нефть; II,III – углеводородный газ; IV – сжиженный газ; V – водный конденсат; VI – стабильная нефть;VII – легкая бензиновая фракция.

    

              Стабилизация является завершающей  стадией промысловой стадией  промысловой сепарации нефти.  Увеличением числа ступеней сепарации  и подбором давлений на них  можно добиться получения заданного  давления насыщенных паров. Однако радикальным решением извлечения легких углеводородов из нефти является стабилизация с использованием ректификационных колонн. При не высоком содержании растворенных газов до (1,5% мас.) используется одноступенчатая установка стабилизации (рис.2а).  Нестабильная нефть I после сепаратора газа 1 поступает в ректификационную колонну 2, где за счеи тепла из нагревателя (на схеме не указан) от нефти отделяются легкие углеводороды. Последние конденсируются в конденсаторе 3 и в сепараторе 4 разделяются на несконденисированный углеводородный газ III и жидкую фазу IV, содержащую углеводороды С3 – С5 с примесью гексанов. С низа колонны 2 выводят стабильную нефть VI. В случае повышенного содержания газа в нефти используется двухступенчатая стабилизационная

      установка (рис.2б), где в первой колонне при давлении до 0,5 МПа от нее отгоняют бензиновую фракцию, а снизу выводят стабильную нефть VI. Широкая бензиновая фракция после сепаратора 4, в которой отделяется газ III, поступает в колонну вторичной ректификации, где она разделяется на газ III, сжиженные углеводороды С3 – С4 IV и легкую бензиновую фракцию VII, состоящую из углеводородов С4 – С7. Вторая колонна работает под давлением до 1,2 МПа. Нефть с низа первой колонны, лишенная легких фракций, частично подается на циркуляцию в трубчатую печь. Часть конденсата из сепаратора второй колонны подается насосом на орошение, а избыток направляется на ГПЗ для разделения. Стабилизированный бензин VII после охлаждения направляется в отдельную емкость либо смешивается со стабилизированной нефтью и направляется на НПЗ.

             В результате стабилизации нефти  получают широкую фракцию легких  углеводородов (ШФЛУ) от метана  до гептана и выше. Состав этой  фракции определяется количеством  стабилизированной нефти и методом стабилизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
2.2 Описание технологических  процессов очистки нефти

Технологическая схема  трех ступенчатой очистки нефти

 
Операторная логическая модель получения товарной нефти

 

Рис.3. Трехступенчатая  очистка нефти

 

 

 

 

               Технологическая схема двухступенчатой очистки нефти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операторная логическая модель получения товарной нефти

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4.  Двухступенчатая  очистка нефти

 

 

 

Технологическая схема одноступенчатой очистки  нефти.

 

 

Операторная логическая модель получения товарной нефти

 

 

 

2.3 Сепарационные  установки и область их применения

Сепарацией называется процесс отделения одного компонента от других (например, газа от жидкости). Сосуд, в котором происходит сепарация, называется сепаратором. Отделение газа от жидкости происходит в газосепараторе. Сепарационная установка может состоять из одного сепаратора и больше в зависимости от пропускной способности его и кратности сепарации (однократная, многократная или одноступенчатая и многоступенчатая).

Если газ выводится  из сепарации при одном давлении, то такая сепарация будет однократной, или одноступенчатой; если газ выводится при разных давлениях (например, из одних сепараторов при р₃ из других при р₂, из третьих при р₃), то такая сепарация называется многократной, или многоступенчатой. Если сепарационная установка обслуживает одну скважину, то она называется индивидуальной, если несколько скважин — групповой.

Сепараторы бывают разных конструкций (горизонтальные, вертикальные, цилиндрические, сферические, гравитационные, центробежные, инерционные, разного давления и т. п.), но все они имеют такие основные узлы:

I. Основная сепарационная секция, служащая для отделения нефти от газа. На работу сепарационной секции большое влияние оказывает конструктивное оформление ввода продукции скважин (радиальное, тангенциальное,   использование   различного   рода насадок — диспергаторов, турбулизирующих  ввод газожидкостной смеси).

II.Осадительная секция, в которой происходит дополнительное выделение пузырьков газа, увеличенных нефтью из сепарационной секции.