промисловий збір та підготовка
нафти, газу і води
що надходить з нафтових і газових
свердловин продукція не є відповідно чисті нафту і газ. З
свердловин разом з нафтою надходять пластова вода, попутний (нафтовий) газ,
тверді частинки механічних домішок (гірських порід, затверділого цементу).
Пластова вода - це сильно
мінералізована середу з вмістом солей до 300 г/л. Зміст пластової
води в нафти може досягати 80%. Мінеральна вода викликає підвищений
корозійний руйнування труб, резервуарів; тверді частинки, що надходять з
потоком нафти з свердловини, викликають знос трубопроводів та обладнання. Попутний (нафтовий) газ використовується як
сировина і паливо.
Технічно і економічно доцільно
нафту перед подачею в магістральний нафтопровід піддавати спеціальній
підготовки з метою її знесолення, зневоднення, дегазації, видалення твердих
частинок.
На нафтових промислах найчастіше
використовують централізовану схему збору та підготовки нафти (ріс.18.1). Збір
продукції виробляють від групи свердловин на автоматизовані групові вимірів
установки (АЦЗУ). Від кожної свердловини за індивідуальним трубопроводу на АЦЗУ
надходить нафту разом з газом і пластової водою. На АЦЗУ проводять облік
точної кількості надходить від кожної свердловини нафти, а також первинну
сепарацію для часткового відділення пластової води, нафтового газу та
механічних домішок з напрямком відокремленого газу по газопроводу на ГПЗ
(газопереробний завод). Частково зневоднена 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 з розміщенням його на більшому
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 по
підготовки нафти здійснюють в комплексі всі технологічні операції з її
підготовці. Комплект цього обладнання називається УКПН - установка по
комплексної підготовки нафти.
Малюнок 18.1.
Схема збору та підготовки
продукції свердловин на нафтовому промислі:
1 - нафтова свердловина;
2 - автоматизовані групові
вимірів установки (АЦЗУ);
3 - Дожимна насосна станція
(ДНС);
4 - установка очищення пластової
води;
5 - установка підготовки нафти;
6 - газокомпресорна станція;
7 - центральний пункт збору
нафти, газу і води;
8 - резервуарний парк
зневоднена, знесолена і дегазована
нафту після завершення остаточного контролю надходить у резервуари товарної
нафти і потім на головну насосну станцію магістрального нафтопроводу.
Зневоднення нафти ускладнене тим, що
нафта і вода утворюють стійкі емульсії типу "вода в нафті". У цьому
випадку вода диспергуючих в нафтовій середовищі на дрібні краплі, утворюючи стійку
емульсію. Отже, для зневоднення та знесолення нафти, необхідно
відокремити від неї ці дрібні краплі води і видалити воду з нафти. Для зневоднення
і знесолення нафти використовують наступні технологічні процеси:
гравітаційний отстой нафти, гарячий отстой нафти, термохімічні методи,
електрообессоліваніе і електрообезвожіваніе нафти. Найбільш простий за технологією
процес гравітаційного відстою. У цьому випадку нафтою заповнюють резервуари і
витримують певний час (48 год і більше). Під час витримки відбуваються
процеси коагуляції крапель води, і більш великі і важкі краплі води під
дією сил тяжіння (гравітації) осідають на дно і скупчуються у вигляді шару
підтоварної води.
Однак гравітаційний процес відстою
холодної нафти - малопродуктивний і недостатньо ефективний метод
зневоднення нафти. Більш ефективний гарячий отстой обводненій нафти, коли
за рахунок попереднього нагріву нафти до температури 50 -70 ° С значно
полегшуються процеси коагуляції крапель води і прискорюється зневоднення нафти
при відстої. Недоліком гравітаційних методів обезводнення є його мала
ефективність.
Більш ефективні методи хімічні,
термохімічні, а також електрообезвожіваніе і знесолення. При хімічних
методи в обводнену нафту вводять спеціальні речовини, які називаються
деемульгатора. Як деемульгатора використовують ПАР. Їх вводять до складу
нафті в невеликих кількостях від 5-10 до 50-60 г на 1 т нафти. Найкращі
результати показують так звані неіоногенні ПАР, які в нафти не
розпадаються на аніони і катіони. Це такі речовини, як дісолвани, сепароли,
діпроксіліни та ін деемульгатора адсорбуються на поверхні розділу фаз
"нафта-вода" і витісняють або замінюють менш поверхнево-активні
природні емульгатори, що містяться в рідині. Причому плівка, що утворюється на
поверхні крапель води, нетривка, що відзначає злиття дрібних крапель в
великі, тобто процес коалесценції. Великі краплі вологи легко осідають на дно
резервуара. Ефективність і швидкість хімічного зневоднення значно
підвищується за рахунок нагріву нафти, тобто при термохімічних методах, за рахунок
зниження в'язкості нафти при нагріві і полегшення процесу коалесценції крапель
води.
Найбільш низький залишковий вміст води
досягається при використанні електричних методів обезводнення і
знесолення. Електрообезвожіваніе та електро-знесолення нафти пов'язані з
пропусканням нафти через спеціальні апарати-електродегідратори, де нафта
проходить між електродами, що створюють електричне поле високої напруги
(20-30 кВ). Для підвищення швидкості електрообезвожіванія нафту попередньо
підігрівають до температури 50-70 ° С. При зберіганні такої нафти в резервуарах, при
транспортування її по трубопроводах, в цистернах залізницею або водним
шляхом значна частина цих вуглеводнів втрачається за рахунок випаровування. Легкі
вуглеводні є ініціаторами інтенсивного випаровування нафти, тому що вони
захоплюють за собою і більш важкі вуглеводні.
У той же час легкі вуглеводні є
цінною сировиною і паливом (легкі бензини). Тому перед подачею нафти з неї
витягують легкі низькокиплячі вуглеводні. Ця технологічна операція і
називається стабілізацією нафти. Для стабілізації нафти її піддають
ректифікації або гарячої сепарації. Найбільш простий і більш широко застосовується
в промислової підготовки нафти є гаряча сепарація, що виконується на
спеціальної стабілізаційної установці. При гарячої сепарації нафту
попередньо підігрівають у спеціальних нагрівачах і подають в сепаратор,
звичайно горизонтальний. У сепараторі з підігрітою до 40-80 ° С нафти активно
випаровуються легкі вуглеводні, які відсмоктуються компресором і через
холодильну установку і бензосепаратор направляються в збірний газопровід. У
бензосепараторе від легкої фракції додатково відокремлюють за рахунок конденсації
важкі вуглеводні.
Вода, відділена від нафти на УКПН,
надходить на УПВ, розташовану також на ЦПС. Особливо велику кількість води
відокремлюють від нафти на завершальній стадії експлуатації нафтових родовищ,
коли вміст води в нафти може досягати до 80%, тобто з кожним кубометром
нафти витягується 4 м3 води. Пластова вода, відокремлена від нафти, містить
механічні домішки, краплі нафти, гідрати закису і окису заліза і велика
кількість солей. Механічні домішки забивають пори в продуктивних пластах і
перешкоджають проникненню води в капілярні канали пластів, а отже,
призводять до порушення контакту "вода-нафта" в шарі та зниженню
ефективності підтримання пластового тиску. Цьому ж сприяють і гідрати
окису заліза, що випадають в осад. Солі, які містяться у воді, сприяють
корозії трубопроводів та обладнання. Тому стічні води, відділені від нафти
на УКПН, необхідно очистити від механічних домішок, крапель нафти, гідратів
окису заліза і солей, і тільки після цього закачувати в продуктивні пласти.
Допустимі вмісту в закачується воді механічних домішок, нафти,
сполук заліза встановлюють конкретно для кожного нафтового родовища.
Для очищення стічних вод застосовують закриту (герметизовані) систему очищення.
У герметизований системі в основному
використовують три методи: отстой, фільтрування і флотації. Метод відстою заснований на
гравітаційне розділення твердих частинок механічних домішок, крапель нафти і
води. Процес відстою проводять у горизонтальних апаратах - відстійниках або
вертикальних резервуарах-відстійниках. Метод фільтрування заснований на проходженні
забрудненої пластової води через гідрофобний фільтруючий шар, наприклад через
гранули поліетилену. Гранули поліетилену «захоплюють» крапельки нафти і частки
механічних домішок і вільно пропускають воду. Метод флотації заснований на
однойменному явище, коли бульбашки повітря або газу, проходячи через шар
забрудненої води знизу вгору, осідають на поверхні твердих частинок, крапель
нафти і сприяють їх піднятися на поверхню. Очищення стічних вод
здійснюють на установках очищення вод типу УОВ-750, УОВ-1500, УОВ-3000 і УОВ-10000,
мають пропускну здатність відповідно 750, 1500, 3000 і 10000 м3/сут.
Слід зазначити, що установка УОВ-10000 складається з трьох установок УОВ-3000.
Кожна така установка складається з чотирьох блоків: відстійника, флотації,
сепарації і насосного.
Разом з очищеною пластової
водою в продуктивні пласти для підтримання пластового тиску закачують
прісну воду, отриману з двох джерел: підземних (артезіанських свердловин) і
відкритих водойм (річок). Грунтові води, що видобуваються з артезіанських свердловин,
відрізняються високим ступенем чистоти і в багатьох випадках не вимагають глибокої
очищення перед закачування в пласти. У той же час вода відкритих водойм
значно забруднена глинистими частками, сполуками заліза,
мікроорганізмами і вимагає додаткового очищення. В даний час застосовують два види забору води з
відкритих водойм: подрусловий і відкритий. При подрусловом методі воду забирають
нижче дна річки - "під руслом". Для цього в заплаві річки пробурівают
свердловини глибиною 20-30 м діаметром 300 мм. Ці свердловини обов'язково проходять
через шар піщаного грунту. Свердловину зміцнюють обсадними трубами з отворами
на спицях і в них опускають водозабірні труби діаметром 200 мм. У кожному випадку
отримують як би дві сполучені судини - "ріка-свердловина", розділених
природним фільтром (шаром піщаного грунту). Вода з річки профільтровивается
через пісок і накопичується в свердловині. Приплив води зі свердловини форсується
вакуум-насосом або водопідйомних насосом і подається на кущових насосну
станцію (КНС). При відкритому методі воду за допомогою насосів першого підйому
відкачують з річки і подають на водоочисну станцію, де вона проходить цикл
очищення і потрапляє у відстійник. У відстійнику за допомогою реагентів-коагулятор
частинки механічних домішок і з'єднань заліза виводяться в осад.
Остаточна очищення води відбувається у фільтрах, де в якості фільтрує
матеріалів використовують чистий пісок або дрібний вугілля.
Все обладнання системи збору та підготовки
нафти і води постачають в комплектно-блоковому виді у вигляді повністю
готових блоків і суперблоку.
Список літератури
Для підготовки даної роботи були
використані матеріали з сайту http://www.ngfr.ru
