WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Разработаны более совершенные глубинные и наземные дозаторы для подачи деэмульгатора и других реагентов на прием глубинного насоса в скважине. Такая подача деэмульгатора предупреждает образование устойчивых эмульсий и практически обеспечивает подготовленность эмульсии к расслоению на устье скважины, создает условия для предварительного сброса воды на начальных участках системы сбора продукции скважины.

Высокоэффективные отстойные аппараты обеспечивают расслоение эмульсии в тонком слое эмульсии (аппараты с перегородками), а концевые делители фаз (КДФ) - отвод разделенных нефти и воды с возможностью контроля и регулирования их качества.

В третьей главе решены задачи модернизации установки для предварительного сброса воды на примере установки на ДНС Биттемского месторождения ЦДНГ-3 НГДУ «Нижнесортымскнефть» ОАО «Сургутнефтегаз».

Установка для предварительного сброса воды работает с 1999 года.

Проектная пропускная способность до 5 тыс. м3/сут.

В составе установки для подогрева поступающей продукции скважин, отделения воды и ее сброса используется аппарат «Хитер-Тритер» фирмы Сивалс Инк. (США).

Приведены физико-химические свойства нефти, газа и пластовой воды Биттемского месторождения нефти.

На объекте предварительного сброса ставится задача снижения остаточного содержания воды до 2…5 % при условии увеличения обводненности добываемой нефти и количества жидкости в целом.

Описывается в целом установка для предварительного сброса воды, технологический процесс, выявление недостатков и сложностей.

Схема аппарата «Хитер-Тритер» приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Принципиальная схема трехфазного сепаратора «Хитер-Тритер» Дана оценка работы установки предварительного сброса воды типа «Хитер-Тритер».

Аппарат «Хитер-Тритер» представляет собой совмещенный комбинированный аппарат для подогрева и отстоя эмульсии. Этот аппарат позволяет решить поставленную задачу предварительного сброса воды, но при этом имеет существенные недостатки.

Аналогом такого аппарата в России является аппарат типа УДО, который не нашел широкого применения.

Общеизвестно, что совмещение технологических процессов нагрева и обезвоживания обводненных нефтей в одном аппарате наряду с определенными преимуществами имеет ряд недостатков. Они обладают сравнительно небольшой тепловой мощностью и производительностью; совмещенные аппараты работают по такой жесткой схеме, когда любые технологические осложнения и технические неисправности блока нагрева или отстоя влекут за собой остановку и отключение аппарата из технологической схемы для его осмотра и ремонта. Поэтому для обеспечения постоянного нормального функционирования технологического процесса с использованием совмещенных аппаратов указанных типов необходимо предусмотреть их значительный резерв – дублирование.

Кроме того, аппарат «Хитер-Тритер» еще и значительно дороже, чем более эффективно функционирующие отечественные емкостные отстойники.

С целью повышения надежности и гибкости технологических схем установок обезвоживания нефти более целесообразно использование раздельных блоков нагрева и отстоя.

При модернизации УПСВ на ДНС Биттемского месторождения ставятся задачи повышения надежности работы объекта, снижения остаточного содержания воды в нефти, повышения качества сбрасываемой воды при незначительных капитальных затратах и снижении эксплуатационных затрат.

С учетом поставленных задач и опыта эксплуатации существующей УПСВ рассмотрены варианты модернизации УПСВ на ДНС Биттемского месторождения нефти.

При этом предполагается использование наиболее эффективных типов трехфазных отстойников. Трехфазный отстойник позволяет совместить процесс сепарации газа и отстоя воды, что дает возможность ограничиться использованием отдельного сепаратора первой ступени.

Известен эффективный трехфазный отстойник с перегородками ОГН-П, который реализует принцип сепарации и отстоя из тонкого слоя жидкости. Такой принцип сепарации и отстоя позволяет значительно ускорить процесс сепарации и отстоя по сравнению с основным принципом отделения газа и воды в объеме жидкости. При этом устраняются возмущающие потоки жидкости в отстойнике.

В случае необходимости нагрев эмульсии производится в автономном подогревателе.

Четвертая глава посвящена научному обоснованию расчетов конструктивных элементов и теоретическим расчетам технологических параметров отстойника.

Эффективность работы любого отстойника зависит от полезного использования всей его вместимости, устранения застойных зон и создания оптимального сочетания скоростей движения потока и гравитационного осаждения и всплытия.

Процесс отстоя нефти всегда сопровождается сепарацией оставшегося газа в эмульсии нефти. В связи с этим в отстойниках необходимо создать условия для отделения газа из эмульсии и предусмотреть его отбор, а также отбор выделившейся воды. В связи с этим трехфазные отстойникисепараторы имеют определенные преимущества перед комбинацией отдельного сепаратора и отстойника.

С целью распределения потока жидкости внутри отстойника обычно устанавливают трубные распределители в виде коллектора труб с отверстиями. Однако такие конструкции работают не надежно. Отверстия в распределителе часто забиваются, расчетный расход жидкости по коллектору не сохраняется. Кроме того, распределители в зоне отстоя отстойника вызывают возмущения жидкости, ухудшающие условия отстоя. Работа таких отстойников основана на принципе отстоя в среде жидкости с высоким столбом жидкости. При этом оседающие капельки воды должны пройти через этот столб жидкости, и из-за этого время отстоя затягивается на долгое время.

Актуальным является создание новых типов отстойников, не имеющих указанных недостатков.

С учетом известных требований и практики использования отстойников разработан новый тип отстойника с системой перегородок в зоне отстоя жидкости внутри аппарата. При этом использован распространенный отстойник ОГ-200.

Отстойник ОГ-200 представляет собой пустотелую горизонтальную цилиндрическую емкость вместимостью 200 м3. Хотя отстойник ОГ-может быть любой вместимости, и системой перегородок может быть оборудована любая емкость для нефти.

Перегородки размещаются поперек горизонтальной оси емкости, при этом перегораживается только средняя часть сечения емкости, т.е. перегородки сверху и снизу не доходят до стенки емкости. Жидкость движется с одного конца емкости, куда входит газожидкостная смесь, до другого конца, поверх перегородок движется нефтяная фаза, а ниже перегородок - водная фаза эмульсии.

Каждая последующая перегородка относительно предыдущей размещается со смещением вниз на расчетную высоту, так что образуются ступеньки по верхней и нижней кромкам перегородок.

Газожидкостная смесь поступает в отстойник перед первой перегородкой, и после заполнения отстойника жидкостью выше нижней кромки перегородки отделившаяся из эмульсии нефть может перетекать из одного отсека в другой только через верхнюю кромку перегородки. Отделившаяся вода свободно проходит снизу нижних кромок перегородок до предпоследнего отсека, откуда забирается вода.

Нефть накапливается в последнем отсеке, который образуется перегородкой, достигающей нижней образующей горизонтальной емкости.

Нефть с остаточным содержанием воды, переливаясь через верхние кромки перегородок, освобождается от остаточного газа и воды, т.к. при переливе через перегородки образуется тонкий слой нефти, где легко отделяются газ и капельки воды. Многократный перелив нефти через перегородки приводит к более тонкой очистке нефти от свободного газа, воды и механических примесей за сравнительно короткое время.

Основными конструктивными параметрами отстойника с перегородками являются число и размеры перегородок внутри отстойника. Число и размеры перегородок определяются расчетом. Расчетная схема приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Расчетная схема системы Исходными данными для расчета являются плотность нефти rн, плотность воды rв и диаметр корпуса отстойника Д. Расчетной формулой является формула, описывающая равенство гидростатического давления столбов нефти и воды разной высоты в сообщающемся сосуде:

Ннrн = Нвrв, (1) где Нн – высота столба нефти;

Нв – высота столба воды.

Первоначально необходимо задать величину Нв с учетом диаметра корпуса отстойника Д, высоты используемого пространства для газа, нефти и воды.

При известной величине Нв по формуле (1) находится Нн и определяется разность высот столбов нефти Нн и воды Нв:

DН = Нн- Нв. (2) Необходимо задавать высоту Dh – понижением последующей перегородки по сравнению с предыдущей. Рекомендуется принимать Dh = 0,02…0,03 м.

Далее определяется максимальное число перегородок nм как отношение nм = DН/Dh.

При размещении перегородок по высоте отстойника необходимо учитывать деление вместимости отстойника для каждого компонента газожидкостной смеси: газа, нефти и воды. С учетом количества каждого компонента должна быть предусмотрена соответствующая часть вместимости отстойника.

Поскольку уровень раздела «нефть-вода» в предпоследнем отсеке изменяется в пределах регулирования регулятором раздела фаз, нижние кромки перегородок должны быть понижены на величину изменения раздела фаз от расчетных величин.

В общем случае возможно распределение вместимости отстойника так, чтобы каждый компонент газожидкостной смеси (газ, нефть и вода) занимал примерно равную часть, т.е. по 1/3 части вместимости.

Определение пропускной способности любого отстойника основано на определении скорости всплытия частиц нефти в воде и оседания капель воды в нефти по формуле:

0,056(rв - rн)d2g V =, (3) m где rн, rв – плотности нефти и воды, кг/м3;

d – диаметр частиц нефти или капель воды, мкм;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

m – динамическая вязкость среды, т.е. нефти или воды, МПас.

Как видно из формулы, скорость отстоя сильно зависит от размера частиц d. Укрупнением частиц нефти или воды можно ускорить процесс отстоя. Поэтому для любого отстойника определяющим фактором является подготовленность эмульсии к отстою.

При известной скорости оседания частиц пропускная способность отстойника определяется временем оседания частиц через слой жидкости в отстойнике. Время оседания частиц в отстойнике принимается за необходимое время пребывания эмульсии в отстойнике. Время оседания частиц в отстойнике оказывается тем меньше, чем тоньше слой жидкости, где происходит отстой. Если в обычных отстойниках слой жидкости, где происходит отстой, составляет порядка 2 метров, а в рассматриваемом отстойнике с перегородками слой жидкости выше и ниже перегородок, где происходит отстой, составляет 0,1…0,2 м, т.е. толщина слоя жидкости меньше более чем в 10 раз, это означает, что время отстоя в таких отстойниках уменьшается во столько же раз. При этом необходимо учитывать, что толщина слоя жидкости при переливе через верхнюю кромку перегородки непосредственно связана с расходом жидкости.

Так, по теории водослива, расход жидкости через водослив (перегородку) определяется по формуле Q = m b 2g H3 2, (4) где Q – расход жидкости; b – ширина водослива (перегородки); Н – геометрический напор (толщина слоя жидкости выше кромки перегородки); m – коэффициент расхода водослива.

Из формулы (4) видно, что Q и Н зависят друг от друга. При этом скорость оседания частиц в слое жидкости Н является ограничивающим фактором пропускной способности отстойника.

С учетом вязкости жидкости экспериментальным путем найден коэффициент расхода водослива m применительно к отстойнику с перегородками:

mв m = 0,069 + 2,476, (5) mн где mв – динамическая вязкость воды;

mн – динамическая вязкость нефти.

С учетом изложенных факторов, для ориентировочных расчетов, пропускную способность отстойника с перегородками рекомендуется определить по формуле Q = 300V, м3/сут, (6) где V – вместимость отстойника, м3.

Используя вышеприведенные рекомендации, любой пустотелый отстойник, сепаратор может быть модернизирован и преобразован в трехфазный отстойник-сепаратор, работающий с высокой эффективностью.

В соответствии с действующими нормативно-техническими документами выполнены расчеты аппарата на прочность. При этом определены толщины стенок обечайки, днища, взаимовлияние отверстий на обечайке на прочность, предусматрено укрепление участков обечаек в местах выхода патрубков.

Пятая глава содержит результаты разработок модернизированной технологической схемы предварительного сброса воды.

С учетом поставленной задачи и опыта эксплуатации существующей УПСВ рассмотрены варианты модернизации УПСВ на ДНС Биттемского месторождения нефти.

На УПСВ основным оборудованием является отстойник.

В настоящее время на объектах добычи нефти широко используются аппараты в виде наклонных труб на начальных участках системы сбора нефти для обезвоживания нефти, для очистки воды, в качестве сепарационных аппаратов для нефти и воды.

Наиболее совершенным является аппарат из труб «Трубчатый отстойник-сепаратор» (ТОС).

Вероятной областью использования «трубчатого отстойникасепаратора» следует считать пункты предварительного сброса воды на начальных участках системы сбора продукции скважин при избыточном давлении выше 0,1 МПа и расходе жидкости до 100 м/ч. При необходимости пропуска большего количества жидкости возможно использование параллельно подключенных нескольких аппаратов ТОС.

Конструктивная схема ТОС приведена на рисунке 4.

1, 2 – горизонтальные трубы; 3, 4 – вертикальные трубы;

5, 7, 9, 13 – трубопроводы, подводящие эмульсии и отводящие газ, нефть и воду;

6, 8, 10, 14 – запорные органы на трубопроводах; 11, 12 – регуляторы уровня нефти и уровня границы раздела «нефть-вода» Рисунок 4 – Трубчатый отстойник-сепаратор Схема работы отстойника с перегородками представлена на рисунке 5.

Нн – высота уровня нефти;

Нв – высота уровня воды Рисунок 5 – Схема работы отстойника Конструктивная схема и технологические расчеты аппарата приведены выше в четвертой главе.

Такой отстойный аппарат с максимальной эффективностью может быть использован для предварительного сброса воды системы сбора нефти.

При модернизации УПСВ на ДНС Биттемского месторождения нефти ставится задача осуществить сброс воды до остаточного содержания воды в нефти до 1…2 %, снижения содержания нефти и механических примесей в сточной воде не более 20 мг/л при увеличении количества продукции скважин.

Поставленная задача может быть решена при использовании второго аппарата «Хитер-Тритер», подключаемого параллельно к первому аппарату. Однако, из-за больших капитальных затрат на размещение второго аппарата «Хитер-Тритер» такой вариант решения задачи является неоправданным по экономическим соображениям.

Существующая схема предварительного сброса воды упрощена и представлена на рисунке 6.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»