Системный подход в изучении нефтегазопромысловой геологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОКЛАД

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ИЗУЧЕНИИ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ

При системном подходе залежь нефти и газа представляется в виде системы большой сложности по числу слагающих ее элементов и подсистем и числу уровней и сторон, с которых эту систему можно и нужно рассматривать. При этом все системы взаимосвязаны, взаимодействуют и сложным образом влияют на конечные результаты ее функционирования.

Системный подход означает усиление внимания к организации объекта, к взаимодействию в процессе разработки его частей, которые могут быть выделены при анализе строения объектов и изучении закономерностей происходящей в них фильтрации. Именно в этом суть преодоления ограниченности традиционных подходов, в рамках которых многие свойства остаются необъясненными, особенно такие, которые возникают как следствие взаимодействия частей, т.е. эмерджентные.

Особенно важную роль играет системный подход при проектировании и анализе разработки, когда появляется необходимость конструирования определенных систем, требуется предсказание на основании геологических факторов поведения залежи в процессе разработки. Системный подход позволяет комплексно учитывать геологические, технические и экономические характеристики систем, количественные критерии качества проектирования и функционирования систем. При традиционном подходе к изучению геологического строения залежи не всегда ясно, что нужно изучать -- некоторые характеристики объекта остаются не изученными, в то же время могут изучаться свойства залежи, не существенные с позиций подсчета запасов и разработки. Системный подход предусматривает осознанное целенаправленное выделение элементов, установление характера их взаимодействия, четкое определение списка свойств и признаков, подлежащих изучению. Реализуя системный подход, можно сформулировать четкие требования к степени детализации строения, определять иерархические уровни с главными промысловогеологическими особенностями залежей.

Приведенная системная организация не определяет порядка изучения залежи. Она не предусматривает необходимости последовательного изучения свойств от нижнего уровня к верхнему. На практике, напротив, некоторые иерархические свойства верхних уровней могут быть определены до окончания исследований на нижних уровнях.

Абсорберы (англ. absorbers) -- аппараты для разделения газовых смесей путем избирательного поглощения их компонентов жидкими поглотителями (абсорбентами). Абсорберы используются в нефтяной, газовой, нефтегазоперерабатывающей отраслях промышленности для разделения, осушки и очистки углеводородных газов. Из природных, попутных газов и газов нефтепереработки в абсорберах извлекают этан, пропан, бутан, легкие бензиновые фракции. При санитарной очистке газов в абсорберах улавливают сероводород, оксид серы, фтор и его соединения, хлор и хлориды, аммиак и другие вредные примеси.

Абсорберы разделяют по способу контактирования взаимодействующих фаз на три группы: поверхностные, барботажные и распыливающие. В поверхностных абсорберах поверхностью контакта фаз является зеркало жидкости или поверхность стекающей пленки (пленочные абсорберы). К этой группе относятся следующие аппараты: со свободной поверхностью; насадочные с насыпной и регулярной насадкой; пленочные, в которых пленка образуется при гравитационном стекании жидкости внутри вертикальных труб или на по-верхности листов; механические пленочные с пленкой, формирующейся под действием центробежных сил.

В барботажных абсорберах поверхность контакта развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырей и струй. К этой группе относятся аппараты со сплошным барботажным слоем с непрерывным контактом между фазами, тарельчатого типа, с подвижной (плавающей) насадкой, с механическим перемешиванием жидкости.

В распыливающих абсорберах поверхность контакта образуется путем распыления жидкости на мелкие капли. К этой группе относятся аппараты полые форсуночные, с распылением за счет энергии жидкости, скоростные прямоточные с распылением абсорбента за счет кинетической энергии движущегося с большой скоростью газового потока, механические с распылением жидкости быстро вращающимися элементами.

Отдельные типы аппаратов в зависимости от режима работы могут быть отнесены к одной или другой группе, например, насадочные абсорберы при инверсии фаз становятся барботажными аппаратами, а тарельчатые при работе в струйном режиме являются распыливающими.

В нефтегазовых производствах наиболее распространены тарельчатые и насадочные абсорберы. Тарельчатый абсорбер (рис. 1, а) представляет собой вертикальный аппарат, в верхней части корпуса 1 которого установлен каплеотбойник 2, предотвращающий унос абсорбента потоком газа. Контактирование газового потока и абсорбента осуществляется на контактных тарелках 3 той или иной конструкции. Для ремонта и монтажа внутренних устройств абсорбера через четыре-пять тарелок установлены люки-лазы 4 условным диаметром не менее 450 мм. В нижней части корпус аппарата приварен к опорной обечайке 5. Насадочный абсорбер (рис.

1, б) в верхней части оснащен распределителем регенерированного абсорбента 2. Слой насыпной или регулярной насадки опирается на опорную решетку 4. Для загрузки и выгрузки насадки служат люки 5 и 7.

Обычно давление в абсорберах при разделении нефтяных попутных газов составляет 1,6 --2,0 МПа, а при извлечении компонентов природного газа, имеющего большее устьевое давление, -- от 4,0 до 7,5 МПа. Температура зависит от применяемого хладагента и при извлечении пропана может составлять --40 °С, при извлечении этана --80 -г- --100 °С. Диаметр промышленных абсорберов зависит от производительности и достигает 3 м. Число тарелок составляет 30 -- 40.

При промысловой очистке и осушке природного газа

Рис. 1. Абсорберы: а -- тарельчатый: 1 -- корпус; 2 -- каплеотбойник; 3 -- тарелка; 4 -- люк; 5 -- опора; б -- насадочный: 1 -- корпус; 2 -- распределительная тарелка; 3 -- насадка; 4 -- опорная решетка; 5 -- загрузочные люки; 6 -- опора; 7 -- люки выгрузки насадки. Потоки: I -- жирный газ; II -- сухой газ; III -- ненасыщенный абсорбент; IV -- насыщенный абсорбент производительность по газу одного абсорбера достигает 10 -- 35 млн м3/сут. Для таких условий работы предназначены специальные конструкции абсорберов

Абсорбция (англ. absorbtion) -- процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Применяют в нефтяной, газовой, нефтегазоперерабатывающей промышленности для разделения, осушки и очистки углеводородных газов. Из природных и попутных нефтяных газов путем абсорбции извлекают этан, пропан, бутан и компоненты бензина; абсорбцию применяют для очистки природных газов от кислых компонен- тов -- сероводорода, используемого для производства серы, диоксида углерода, серооксида углерода, сероуглерода, тиолов (меркаптанов) и т.п. С помощью абсорбции также разделяют газы пиролиза и каталитического крекинга и осуществляют санитарную очистку газов от вредных примесей.

Абсорбция занимает промежуточное положение между ректификацией и адсорбцией по количеству извлекаемых компонентов. В отличие от первого процесса абсорбция протекает в основном однонаправленно, т.е. абсорбент можно считать практически нелетучим.

Адсорберы (англ. adsorbers) -- аппараты для разделения газовых и жидких смесей путем избирательного поглощения (адсорбции) их компонентов твердыми поглотителями -- адсорбентами. Поглощаемое вещество, находящееся вне пор адсорбента, называется адсорбтивом, а после его перехода в адсорбированное состояние -- адсорбатом. Адсорберы применяют в газовой и нефтеперерабатывающей промышленности для следующих целей: осушки газов (например, природного газа при подготовке его к транспорту); отбензинивания попутных и природных углеводородных газов; осушки жидкостей; разделения газов нефтепереработки с целью получения водорода и этилена; выделения низкомолекулярных ароматических углеводородов из бензиновых фракций; очистки масел; очистки газов и жидкостей от вредных веществ, загрязняющих окружающую среду. Адсорберы разделяют по способу контактирования обрабатываемой среды с адсорбентами на аппараты с неподвижным, движущимся плотным и псевдоожиженным. слоем.

Адсорбция (англ. adsorption) -- процесс поглощения компонентов газов (паров) или жидкостей поверхностью твердых тел (адсорбентов). Адсорбцию применяют в газовой и нефтеперерабатывающей промышленности для осушки газов, например, природного газа при подготовке его к транспорту, для отбензинивания попутных и природных газов, разделения газов нефтепереработки с целью получения водорода и этилена, осушки жидкостей, выделения низкомолекулярных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов) из бензиновых фракций, для очистки масел. Явление адсорбции используется в хроматографии, в противогазах, для поглощения пахучих и вредных веществ, с целью защиты окружающей среды. По сравнению с другими массообменными процессами адсорбция эффективна при малом содержании извлекаемых компонентов в исходной смеси. Так, при разделении смеси сухих углеводородных газов процесс адсорбции оказывается более выгодным, чем процесс абсорбции, тогда как для жирных газов целесообразнее применять процесс абсорбции.

Рис. 2. Адсорбер аксиального типа с неподвижным слоем адсорбента: 1 -- корпус; 2 -- опорная решетка; 3 -- перфорированный лист и два слоя сетки; 4 -- фарфоровые шары; 5 -- переточные трубы для загрузки (выгрузки) адсорбента; 6 -- слой цеолита; 7 -- слой алюмогеля; 8 -- решетка; 9 -- кран-укосина; 10 -- штуцер для загрузки адсорбента; 11 -- люк-лаз; 12 -- трубопровод для выгрузки адсорбента; 13 -- штуцер для дренажа. Потоки: I -- исходный газ; II -- отработанный газ

геологический нефть абсорбер газосепаратор

Адсорбционное разделение также включает вспомогательные стадии -- отделение целевых продуктов от десорбирующего агента и растворителей путем перегонки, ректификации, отстаивания.

Аналогично для жидких смесей: при невысоком содержании извлекаемых компонентов в сырье адсорбционное разделение предпочтительнее экстракции.

Рис. 3. Зависимость активности (емкости) адсорбента а от концентрации поглощаемого вещества С в смеси при различных температурах t регенерации адсорбента (для облегчения десорбции и сокращения расхода десорбирующего агента процесс ведут при повышенной температуре); удаление из адсорбента десорбирующего агента (сушку); охлаждение адсорбента, причем в случае окислительной регенерации адсорбента его температура значительно повышается и требуется специальное охлаждение

Газосепараторы (англ. gas separators, от лат. separator -- отделитель) -- аппараты для отделения газа от жидкости (нефти, углеводородного конденсата, капельной влаги) и механических примесей. Газосепараторы являются обязательным элементом любой технологической схемы подготовки нефти на промыслах и газа, устанавливаются на компрессорных станциях, сборных и газораспределительных пунктах, ГПЗ.

Газосепараторы разделяются по принципу действия: на гравитационные, инерционные, сетчатые, центробежные и смешанного типа; по геометрической форме и положению в пространстве -- на цилиндрические (вертикальные, горизонтальные и наклонные) и сферические; по положению сборника отсепарирован-ной жидкости -- с выносным и встроенным сборником; по месту в технологической схеме -- на входные, промежуточные и концевые; по количеству сепарируемых фаз -- на двухфазные и трехфазные. Газосепараторы могут быть выполнены как автономный аппарат или как встроенная секция вертикальных колонных аппаратов многофункционального назначения.

Размещено на Allbest.ru