DSC06890.ВОРД.. T Fx л

• Название: T Fx л
• Дата: 30.03.2022
• Размер: 7.55 Mb.
• Имя файла: DSC06890.ВОРД..doc
• Тип: Курс лекций; #428334
• страница: 1 из 16

«к*


t»


Fx


-Л»*


к.


'

УДК 622. 276

ББК 33. 36 С 34

Рецензенты:

Басов Е. Д., доктор технических наук, профессор кафедры

РЭНГМ, СевКавГТУ;

Васильев В. А., кандидат технических наук, доцент кафедры

РЭНГМ, СевКавГТУ.

Сизов, В. Ф.

С Сбор и подготовка нефти на промыслах: учебное пособие (курс лекций)

/ В. Ф. Сизов. - Ставрополь: Северо-Кавказский государственный тех­нический университет, 2006. - 120 с.

Курс лекций по дисциплины «Сбор и подготовка нефти на промыслах» для студентов специальности 130503 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений разработан в соответствии с программой диецплнны и Государст­венным образовательным стандартом высшего профессионального образования.

Целью написания курса лекций является описание основных этапов сбора, транспорта и подготовки нефти на нефтяных промыслах, технологических процес­сов дегазации, обезвоживания, обессоливания и стабилизации нефти.

© Сизов В. Ф„ 2006 © ГОУВПО «СевКавГТУ», 200

6Содержание

Введение

Лекция 1. Общие сведения о продукции нефтяных скважин

Лекция 2. Системы сбора и подготовки нефти

1. 
   Системы совместного сбора и транспорта нефти и газа
   
2. 
   Развитие систем совместного сбора и транспорта нефти и газа
   

Лекция 3. Промысловые трубопроводы

3.1.Основные элементы системы сбора, транспорта и подготовки промысловой продукции

Лекция 4. Групповые замерные установки

1. 
   Разгазирование нефтей
   
2. 
   Поверхностное натяжение на границе нефть - газ
   
3. 
   Пенистость нефтей '.
   
4. 
   Общие вопросы пенообразования
   

Лекция 5. Нефтяные эмульсии и их свойств

1. 
   Причины образования водонефтяных эмульсий
   
2. 
   Типы эмульсий
   
3. 
   Поверхностное натяжение
   
4. 
   Физико-химические свойства нефтяных эмульсий
   

Лекция 6. Старение эмульсий

1. 
   Методы разрушения нефтяных эмульсий
   
2. 
   Химические методы.?.
   

Лекция 7. Деэмульгирование под действием ^ектрического поля

1. 
   Факторы, влияющие на отстой в электрическом поле
   
2. 
   Электродегидратор
   

7 3 Механические методы обезвоживания нефти:

7 3.1. Отстаивание

2. 
   Центрифугирование
   
3. 
   Фильтрация
   
4. 
   
   

4

«к* 2

к. 2

'
«*. 11

ь ! •л» 21

.Я 7 ХйЛ 50

••---■ 4w<* /• 50

лч 50

В 50

"А 54

ч| 54

л* 62

til 67

Ч •: 70

77 Я 93

It 93

кг 107

;; 118

I. 120

и/ 120

а 127

J- Эл 129

' г. 138

Суммарная добыча за всю историю использования ресурсов составляет в настоящее время по нефти около 20 % от прогнозных извлекаемых запасов и 5 % по газу. Общее состояние воспроизводства запасов нефти характеризу­ется как кризисное - начиная с 1994 г. приросты запасов нефти нс компенси­руют их добычу.

В 1999 г. в целом по России прирост разведанных запасов нефти с газо­вым конденсатом по сравнению с 1991 г. сократился более, чем в 4 раза и со­ставил 198,7 млн. т, компенсировав лишь извлекаемый объем. Распределение текущей добычи нефти по регионам не в полной мере соответствует распре­делению текущих извлекаемых запасов. Так, Западная Сибирь обеспечивает почти 68 % добычи нефти по России (извлекаемые запасы 71,7 %), Поволж­ский регион - 13,6 % (извлекаемые запасы 6,5 %), Уральский регион - 13,1 % (извлекаемые запасы 8,5 %), Европейский Север - 3,9 % (извлекаемые запасы 6,4 %) Дальний Восток - 0,6 % (извлекаемые запасы 2,6 %).

Начальный период разработки нефтяных месторождений, как правило, характеризуется безводной добычей нефти из фонтанирующих скважин. Од­нако на каждом месторождении наступает такой период, когда из пласта вме­сте с нефтью начинает поступать вода.

Наличие воды в нефти приводит к удорожанию транспорта в связи с возрастающими объемами транспортируемой жидкости и увеличением ее вязкости. Присутствие агрессивных водных растворов минеральных солей
• 2

*

6


приводил к бью рому износу как нефтеперекачивающего, так и пефтеиерера- батывающею оборудования. Наличие в нефти даже 0,1 % воды приводит к интенсивному вспениванию ее в ректификационных колоннах нефтеперера­батывающих заводов, что нарушает технологические режимы переработки и, кроме тою, загрязняет конденсационную аппаратуру.

Легкие фракции нефти (углеводородные газы от этана до пентана) яв­ляются ценным сырьем, из которого получаются такие продукты, как спирты, синтетический каучук, растворители, жидкие моторные топлива, удобрения, искусственное волокно и другие продукты органического синтеза, широко применяемые в промышленности. Поэтому необходимо стремиться не только к снижению потерь легких фракций из нефти, но и к сохранению всех угле­водородов, извлекаемых из нефтеносного горизонта для последующей их пе­реработки.

Качество вырабатываемой продукции во многом зависит от качества нефти. Если в недалеком прошлом на технологические установки нефтепере­рабатывающих заводов шла нефть с содержанием минеральных солей (100 500 мг/л), то в настоящее время требуется нефть с более глубоким обессоли­ванием и очень часто перед переработкой нефти приходится полностью уда­лять из нее соли.

Наличие в нефти механических примесей (частиц песка и глины) вызы­вает абразивный износ трубопроводов, нефтеперекачивающего оборудова­ния, затрудняет переработку нефти, повышает зольность мазутов и гудронов, образует отложения в-холодильниках, печах и теплообменниках, что приво­дит к уменьшению коэффициента теплопередачи и быстрому выходу их из строя, Механические примеси способствуют образованию трудноразделимых эмульсий.

Присутствие минеральных солей в виде кристаллов в нефти и раствора в воде приводит к усиленной коррозии металла оборудования и трубопрово­дов, увеличивает устойчивость эмульсии, затрудняет переработку нефти. Ко­личество минеральных солей, растворенных в воде, отнесенное к единице ее



7

объема, называется общей минерализацией. Требования к качеству нефти в некоторых случаях довольно жесткие: содержание солей не более 40 мг/л при наличии воды до 0,1 %. Основные причины, приведенные выше, указывают на необходимость подготовки нефти к транспорту. Собственно подготовка нефти включает: обезвоживание и обессоливание нефти и полное или час­тичное ее разгазирование, удаление механических примесей.

Лекция 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Нефть представляет собой природную смесь углеводородов различного состава и содержит другие классы неорганических соединений (кислород­ные, сернистые, асфальтосмолистые и др.) в небольших количествах.

Углеводороды - это химические соединения углерода с водородом. Число атомов углерода и водорода, входящих в одну молекулу углеводорода, различно. Отличны и структуры молекул. Поэтому существует бесчисленное множество углеводородных соединений.

Состав нефтей неодинаков, но все они содержат три вида углеводоро­дов - алканы, нафтены и ароматические.

Алканы (метановые и парафиновые) имеют молекулы, представляю­щие собой цепочку последовательно соединенных атомов углерода е присое­диненными к ним атомами водорода. Их строение определяется формулой С_пН2п+2- Углеводороды с небольшим числом атомов углерода - от метана СН₄ до бутана €₄Н|₀ - при стандартных условиях (атмосферное давление, темпе­ратура 20 °C) представляют собой газы.

При таких же условиях алканы от пентана С5Н12 до гексадекана С)бНз₄ — жидкости, а с еще большим содержанием атомов углерода - твердые вещества, называемые парафинами. Алканы составляют большую часть всех нефтей.

Твердые алканы - парафины присутствуют практически во всех неф­тях, оказывая иног да решающее влияние па технологию и технику добычи,

сбора, транспортирования, подготовки и переработки нефти. Содержание па­рафина в нефт и может колебаться от следов до 28 %. Состояние парафинов в нефти зависит от температуры и давления. Они хорошо растворимы в нефти только при температурах выше 40 °C. При температуре ниже 40 °C парафины выделяются из нефт и.

Около половины алканов имеют нормальное одноцепочное строение, а остальная часть - разветвленную структуру (изоалканы). Изоалканы облада­ют более низкой температурой плавления по сравнению с соответствующими углеводородами нормального строения. Изоалканы — ценные компоненты бензинов и масел, улучшающие их эксплуатационные свойства.

Нафтены (циклопарафины) имеют молекулы, у которых атомы углеро­да соединены не в цепочку, а в замкнутые циклические кольца. Поэтому об­щая формула моноциклических нафтенов С_ПН2„. Нафтены — важнейшая со­ставная часть моторных топлив и смазочных масел.

Ароматические углеводороды имеют молекулы, у которых атомы угле­рода, имеющие полуторные связи, соединены в так называемые бензольные кольца. Простейший ароматический углеводород - бензол СбН₆. Сложные ароматические углеводороды имеют плотность большую, чем плотность во­ды.

Содержание и состав ароматических углеводородов в нефтях сущест­венно влияет на такие свойства нефтей, как плотность, стабильность, токсич­ность. Присутствие ароматических углеводородов в бензине и керосине бла­гоприятно влияет на их качество, однако наличие их в дизельном топливе и особенно в маслах крайне нежелательно. Поэтому тяжелые ароматизирован­ные нефт и не следует смешивать с легкими нефтями, содержащими большое количество алканов и нафтенов. Плотностью называется масса вещества в единице объема. В нефтяной промышленности чаще всего плотность измеря­ется в кг/м'¹. Плотность нефти обычно 720 — 950 кг/м¹. Плотность дегазиро­ванной нефти при атмосферном давлении и определенной температуре t на­ходят по формуле:
9

р' -a(t-20), (1.1)

где р²⁰ и р — плотность дегазированной нефти соответственно при темпера­турах 20 и t, °C, кг/м³; а - температурная поправка.

При повышенном давлении в системе нефтегазосбора часгь нефтяного газа находится в растворенном в нефти состоянии.

По мере эксплуатации нефтяных месторождений скважины постепенно обводняются и, как правило, переходят на работу с водой. Содержание пла­стовой воды в жидкой продукции скважин растет и может достигать до 95 % и более.

Состав пластовых вод разнообразен и зависит от природы эксплуати­руемого нефтеносного пласта, физико-химических свойств нефти и газа. В пластовых водах всегда растворено некоторое количество минеральных со­лей, таких как соли натрия, калия и магния.

Больше всего в пластовых водах содержится хлористый натрий (до 80 - 90 % от общего содержания солей). Массовое количество растворенных ве­ществ в единице объема пластовой воды называется минерализацией пласто­вой воды. По степени минерализации пластовые воды разделяются на три группы: 1) рассолы (минерализация более 150 г/л); 2) соленые (минерализа­ция 10 - 150 г/л); 3) солоноватые (минерализация 1 - 10 г/л). Для различных нефтяных месторождений минерализация пластовых вод изменяется в преде­лах от 15 до 300 г/л и возрастает с глубиной залегания нефтяных пластов.

П ластовые воды в зависимости от химического состава подразделяют­ся на два класса: 1) гидрокарбонатно-натриевые (щелочные) и 2) хлоркаль- циевые (жесткие).

В хлоркальциевых водах присутст вуют также магний и иногда железо. Гидрокарбонатно-натриевые воды имеют меньшую минерализацию, чем хлоркальциевые. Кислотность или щелочность пластовых вод характеризует­ся водородным показателем pH (pH - логарифм концентрации водородных ионов, взятый с образным знаком). При pH = 7 среда нейтральная, при pH < 7 - кислая, при pH > 7 - щелочная.

У хлоркальциевых вод pH = 4-6, т. е. они кислые; у гидрокарбонатно­натриевых вод pH > 8, т. е. они щелочные.

Пластовые воды содержат в растворенном виде различные газы угле­водородные и углекислый газы, сероводород, азот, кислород и иногда гелий. Наличие в пластовой воде растворенных газов (особенно сероводорода и уг­лекислого газа) создает коррозионную агрессивность пластовых вод, а при контакте с воздухом в связи с разгазированием может ухудшить санитарное состояние окружающей среды или привести к образованию взрывоопасной

смеси.

Дегазация пластовых вод, пересыщенных ионами кальция, при сниже­нии давления в системе нефтегазосбора приводит к выпадению в осадок не­растворимых солей карбоната кальция, при этом образуются твердые отло­жения на внутренней поверхности промыслового оборудования и труб. Плотность пластовой воды зависит от количества растворенных в ней солей, т. е. от степени ее минерализации, которая измеряется в мг/л. В нефтепромы­словой практике количество растворенных в воде солей определяютпри по­мощи ареометра Боме. Шкала его отградуирована в градусах Боме (°Ве), вы­ражающих величину плотности пластовых вод. Ноль по шкале Боме соответ­ствует плотности дистиллированной воды, а 15° - плотности 15 %-ного рас­твора NaCl. Для определения по показаниям ареометра Боме плотности пла­стовой воды при 20 °C используют формулу: -

р_в = 144300/(144,З-Вё). (1.2)

Плотность пластовой воды при различных температурах рассчитывают по формуле (1.2). Поскольку с повышением давления растворение газов в пластовой воде невелико, то влияние давления на плотность пластовой воды незначительно и его можно не учитывать.

В язкостью называется свойство жидкостей и газов оказывать сопро­тивление перемещению одного слоя их относительно другого. По закону Ньютона, сила, возникающая между двумя перемещающимися слоями жид­кости или газа, пропорциональна градиенту скорости в плоскости, перпенди-