Промысловый сбор и подготовка нефти и газа.

Промысловый сбор и подготовка нефти и газа заключаются в последовательном изменении состояния продукции нефтяной скважины и отдельных ее составляющих (нефти и газа) и завершаются получением товарной продукции. Таким образом, технологический процесс после разделения продукции скважин состоит из двух материальных потоков: нефтяного и газового.

Технология сбора, очистки и использования пластовой воды является особым процессом, который обычно рассматривается отдельно. Он включает три последовательных этапа: разделение; сбор; доведение нефти и газа до нормированных свойств, устанавливаемых для товарной продукции. На третьем этапе нефтяной поток очищается от пластовой воды и минеральных солей, из него извлекаются углеводороды (стабилизация) для того, чтобы придать нефти стабильность, позволяющую уменьшить потери углеводородов на всем пути ее движения к пункту переработки. На этом этапе из газового потока извлекаются углеводороды (отбензинивание) с целью получения товарного газа и сжиженных углеводородов. Следовательно, третий этап является завершающим этапом сбора нефти и газа, его часто называют обработкой нефти и газа. При переработке нефти и газа происходят глубокие изменения их химического состава и физических свойств, поэтому нельзя путать понятия «обработка» и «переработка».

Перемещение нефти и газа от замерных установок к пунктам их обработки (нефтесборному пункту, газоперерабатывающему заводу (ГПЗ) или газобензиновой установке) называют сбором нефти или газа, в отличие от перемещения товарной продукции за пределами промысла, который называют транспортом нефти и газа.

Под технологической схемой сбора и обработки нефти и газа понимается графическое изображение процесса разделения и последовательного непрерывного изменения состояния нефтяного и газового материальных потоков, завершающегося получением товарной нефти. Система сбора и обработки нефти и газа представляет собой комплекс последовательных и взаимосвязанных аппаратов, механизмов, машин и сооружений, обеспечивающих выполнение условий, которые предусмотрены в технологической схеме.

Назначение технологической схемы и системы сбора и обработки нефти и газа определяется следующими условиями:

Ø сохранение с целью использования в народном хозяйстве газа и готовых углеводородов нефти, поднятых на поверхность;

Ø доведение нефти и газа до норм товарной продукции;

Ø обеспечение контроля производительности каждой скважины;

Ø учёт сырья и товарной продукции по ее видам, получаемым при обработке нефти, газа и др.

При выполнении этих условий в одинаковой степени на одном и том же месторождении предпочтение отдаётся той технологической схеме или системе сбора и обработки нефти и газа, технико-экономические показатели которой выше. К основным технико-экономическим показателям могут быть причислены: удельная себестоимость сбора и обработки нефти и газа, степень автоматизации системы, удельный расход металла, численность обслуживающего персонала, удельный расход электроэнергии и др.

Сбор нефти на промысле осуществляют по системе, в общем случае состоящей из мерника, насоса, труб и сырьевых резервуаров нефтесборного пункта. Однако перечисленные элементы не всегда являются обязательными, состав их может быть меньшим, например могут отсутствовать насос, сырьевые резервуары, а мерник представлять собой элемент так называемой индивидуальной или групповой установки, в которой кроме определения производительности скважины осуществляется также сепарация газа

Систему, в которой имеются индивидуальные установки, называют системой сбора нефти с индивидуальными установками, а систему, в которой имеются групповые установки, — системой сбора нефти с групповыми установками. Если вместе с нефтью по одной трубе собирают газ, то такую систему называют системой совместного сбора нефти и газа или однотрубной, в отличие от системы, в которой нефть собирается по одной трубе, а газ — по другой. Наименование системы происходит от среды, перемещаемой по ней, а не от элемента, составляющего систему.

Система сбора нефти в зависимости от требований нефтепереработки может быть для каждого ее типа самостоятельной, исключающей смешение нефтей различных типов, добываемых на промысле. Иногда бывает целесообразно иметь на промысле отдельную систему для сбора необводненной нефти, что позволяет такую нефть, называемую чистой, сдать непосредственно нефтепроводному управлению, минуя процесс ее обезвоживания на нефтесборном пункте.

В зависимости от степени заполнения трубы нефтью системы разделяются на самотёчные и напорные.

В самотёчных системах движение нефти происходит под влиянием гравитационных сил, определяемых разностью вертикальных отметок в начале и конце системы. Если при этом в трубе имеется свободная поверхность нефти, т.е. нефть движется неполным сечением, то такие системы называются свободносамотечными, а при отсутствии свободной поверхности — напорносамотечными. Чаще встречаются самотёчные системы, в которых одни участки являются свободносамотечными, а другие — напорносамотечными. Самотёчные системы применяются там, где рельеф местности позволяет обеспечить перемещение нефти под влиянием геометрической разности высот начального и конечного пунктов ее сбора без применения насосов. Свободносамотечные участки труб являются наиболее маневренными в отношении их пропускной способности.

В напорных системах сбора нефти ее перемещение осуществляется принудительно под влиянием напора, развиваемого центробежными или поршневыми насосами.

К напорным системам могут быть причислены системы, в которых движение нефти происходит под влиянием напора, создаваемого пластовой энергией, определяемой давлением в головке фонтанной скважины или газосепараторе.

На старых месторождениях широко применяются негерметизированные двухтрубные самотёчные системы сбора. Характерной особенностью самотёчной системы является то, что жидкость после замерной установки движется за счет разности геодезических отметок начала и конца трубопровода, направляясь в промежуточные резервуары, что приводит к высоким потерям нефти от испарения (до 3... 5 %).

Все новые месторождения обустраивают герметизированными системами сбора, подготовки и транспорта продукции скважин, позволяющими полностью исключить потери лёгких фракций нефти (рис. 10.10.1).

Продукция скважин по выкидным линиям 2 поступает в автоматические замерные групповые установки АЗГУ, где производится поочерёдное измерение количества добываемых из каждой скважины нефти, газа и воды. Затем по сборному коллектору 3 совместно продукция скважин 1 направляется в дожимную насосную станцию (ДНС).

Рисунок – 10.10.1. – Схема сбора и транспорта нефти

1–скважины; 2 – выкидные линии; 3 – сборный коллектор; 4 – газосборный коллектор; 5 – нефтесборный коллектор; 6 – водопровод.

На этом этапе давление нефти снижается от 1,0... 1,5 МПа на устье скважин до 0,7 МПа на входе в ДНС. На ДНС производится первая ступень сепарации до 0,3 МПа. Отсепарированный газ по газосборному коллектору 4 под собственным давлением направляется на газоперерабатывающий завод ГПЗ, а газонасыщенная нефть и вода по нефтесборному коллектору 5 насосами перекачиваются на центральный пункт сбора (ЦПС). Здесь в установках комплексной подготовки нефти УКПН происходит окончательная стабилизация нефти и ее обезвоживание и обессоливание.

Товарная нефть собирается в товарном резервуарном парке РП. Вода, пройдя по водопроводу 6 в установку подготовки воды УПВ, закачивается в пласт для поддержания в нем давления. Газ поступает на ГПЗ, где из него выделяются тяжёлые углеводороды и сухой газ, и компрессорами подается в магистральный газопровод. Жидкая часть разделяется на сжиженный углеводородный газ и широкую фракцию лёгких углеводородов, которые по магистральным нефтепродуктопроводам или железной дороге направляются потребителям.

К современным системам сбора, транспорта и подготовки нефти должны предъявляться основные требования: высокая экономичность системы в части ее металлоемкости, стоимости капитальных вложений и эксплуатационных расходов; полная герметизация системы сбора нефти и газа по всему пути движения от скважины до пунктов их подготовки; ввод в эксплуатацию участков промысла до окончания строительства всего комплекса сооружений; малообъектность и надёжность в эксплуатации; возможность автоматизации и телемеханизации объектов; возможность снижения протяжённости автомобильных дорог, уменьшение расхода служебного транспорта; сокращение эксплуатационного персонала; возможность более полного использования ресурсов нефтяных газов, извлекаемых с нефтью, и др.

На основании этих требований промысловые системы сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и пластовой воды должны рассматриваться как единая технологическая система со взаимосвязанными системами-процессами, охватывающая не только отдельный промысел, но и целый нефтедобывающий район. На промыслах должно быть минимальное число объектов при концентрации всех основных из них на пункте сбора.

При решении этих задач необходимо соблюдение следующих условий:

Ø максимальное использование избытка пластовой энергии либо напора, создаваемого глубинными насосами, достаточного для транспорта продукции скважин до центральных пунктов сбора, либо дожимных насосно-сепарационных установок;

Ø применение однотрубного транспорта нефти и газа от скважин до сепарационных установок либо центральных пунктов сбора;

Ø применение многоступенчатой сепарации нефти с последующим бескомпрессорным транспортом газа первой ступени сепарации и транспорта газонасыщенной нефти до пунктов сбора и подготовки, позволяющее полностью исключить из нефтепромыслового хозяйства компрессорные станции, мелкие пункты сбора и ряд других технологических объектов;

Ø размещение концевых сепарационных установок на ЦПС в непосредственной близости от объектов подготовки нефти, газобензиновых заводов и районных компрессорных станций, позволяющее более полно и рационально использовать наиболее ценную часть ресурсов попутных газов и более квалифицированно осуществить подготовку нефти.

С развитием техники повышаются требования к ассортименту и качеству нефтей и нефтепродуктов, что в свою очередь требует совершенствования процессов их производства. В связи с этим качество, как товарной нефти, так и продуктов ее переработки подлежит обязательному контролю. Организацию контроля качества невозможно осуществлять без стандартов на нефтепродукты и методов их испытания. Задачи стандартизации многообразны. Это и удовлетворение более высоких требований к выпускаемой продукции технологии транспорта, защита интересов потребителя, а также интересов изготовителя — от необоснованных претензий.

Государственная система стандартизации предусматривает следующие категории стандартов: государственные на нефтепродукты (ГОСТ), отраслевые (ОСТ), республиканские (РСТ), стандарты предприятий (ГТП), технические условия (ТУ).

Соблюдение государственных стандартов обязательно для всех предприятий и организаций, причастных к транспорту и хранению нефтей и нефтепродуктов, тогда как другие имеют ограниченную сферу влияния. В этих документах устанавливается перечень формулируемых физико-химических, наиболее важных эксплуатационных свойств, допустимые значения ряда констант, имеющих специфическое назначение и условия использования.

Под качеством нефти и нефтепродуктов понимают совокупность свойств, обеспечивающих их пригодность для использования по назначению. Свойства принято разделять на две основные группы: физико-химические и эксплуатационные (технологические).

Физико-химические свойства характеризуют состояние нефти и нефтепродуктов и их состав (например, плотность, вязкость, фракционный состав).

Эксплуатационные свойства определяют полезный эффект от использования нефтепродукта по назначению, область его применения. Некоторые эксплуатационные свойства нефтепродуктов оценивают с помощью нескольких более простых физико-химических свойств. В свою очередь перечисленные физико-химические свойства можно определить через ряд более простых свойств веществ.

Часто на практике нефтепродукты и нефти характеризуются уровнем качества.

Оптимальным уровнем считается такой, при котором достигается наиболее полное удовлетворение требований потребителя. Уровень качества зависит от уровня каждого свойства и значимости этого свойства. Количественную характеристику одного или нескольких свойств продукции, составляющих его качество, следует называть показателем качества. Относительную характеристику качества, основанную на сравнении значений показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями, называют уровнем качества. Например, качество нефти, удовлетворяющее требованиям нефтеперерабатывающего завода (НПЗ), должно соответствовать ГОСТ 51858 — 2002. Некоторые показатели качества приведены в табл. 10.10.1.

Таблица 10.10.1

Показатели качества товарной нефти

Большинство методов оценки и анализа свойств и качества стандартизовано и по назначению. Они подразделяются на приёмо-сдаточные, контрольные, полные, арбитражные и специальные.

Приёмо-сдаточный анализ проводят для установления соответствия произведённого, поступившего или отгруженного нефтепродукта показателям качества.

Контрольный анализ осуществляют в процессе приготовления или хранения нефтепродукта.

Полный анализ позволяет дать оценку качества по основным эксплуатационным свойствам для партии продукта, отгружаемой с завода, или перед «закладкой» продукта на длительное хранение.

Арбитражный анализ выполняют на главном предприятии отрасли по данному виду продукции или в нейтральной компетентной лаборатории в случае возникновения разногласия между поставщиком и потребителем. Число контролируемых показателей при этом может быть различным.

Специальный анализ проводится по узкой группе нефтепродуктов. Например, определение фракционного состава нефтей, стабильность масел.

Тот или иной метод анализа дает надёжные результаты только тогда, когда его проводят в установленных стандартами условиях. Всякое отступление от стандартных методов не допускается, так как даже одно и то же свойство для различных нефтепродуктов определяется различными методами. Свойства нефтей и нефтепродуктов многообразны, способны оказывать взаимное влияние и требуют всестороннего изучения.