Анализ сбора и подготовки попутного газа на Южно-Сургутском месторождении

n2 - число труб слива.

Расчетный внутренний диаметр округляется до ближайшего большего из ряда стандартных диаметров труб, но не менее d=40мм. Принимаем d_сл=0,04 м.

Площадь элементов решетки сетчатой насадки должна составлять не более 5% от ее общей площадки.

Диаметр коагулятора

, м

м

Расстояние от штуцера выхода газа до насадки

, м

м

Расстояние от сетчатой насадки до верхней кромки обечайки коагулятора

, м

Расстояние от нижней кромки обечайки коагулятора до защитного листа сборника жидкости

, м

м

Высота обечайки коагулятора

, м

м

Смещение штуцера входа газа от радиального положения

, м

м

Построение зависимостей, определяющих технологические возможности сепаратора

Строится график . Для построения графика необходимо определить действительные максимальную Q_max.д. и минимальную Q_min.д. производительности для необходимого и достаточного числа значений давления в интервале от P_max до P_min при расчетной температуре

, м³/сут.

Действительная площадь сетчатой насадки (по принятым конструктивным размерам):

, м²

, м²

где f - превышение площади элементов опорной решетки сверх 5% от общей площади насадки.



Таблица 6.1 - результаты расчетов для различных величин давлений

Р, МПа	z	Wкр, м/с	Q, м3/сут
0,7	0,988	4,47	35108
0,6	1,0002	4,89	23960
0,5	1,0018	4,36	17055
0,4	1,0034	5,32	13703

Рисунок 6.3 График зависимости производительности аппарата от давления

Гидравлический расчет

Задача гидравлического расчета - определение гидравлического сопротивления сепаратора и высоты гидрозатвора сливных труб.

Гидравлические потери должны удовлетворять условию

,

где [] - допустимое гидравлическое сопротивление, МПа, []=0,03 МПа.

Гидравлическое сопротивление сетчатых газосепараторов

,МПа

где б =1,1 - коэффициент неучтенных потерь.

Сопротивление рассчитываемого элемента

,МПа

Величины коэффициентов гидравлического сопротивления о_i приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Коэффициент гидравлического сопротивления

Входа газа	Горизонтального коагулятора	Сетчатой насадки	Выхода газа
1,0	46	50	0,5

Сопротивление штуцера входа и выхода газа

МПа.

Сопротивление сетчатой насадки

МПа,

где W_н = q_г/F_н = 0,171/0,269 = 0,64 м/с.

Сопротивление коагулятора

МПа,

где W_к = q_г/F_к =0,171/0,138 = 1,2 м/с.

Находим

МПа.

Имеем

.

Условие выполняется.

Высота гидрозатвора сливных труб

,м

м,

где з =1,3-1,5 - коэффициент пульсации.

При этом должны соблюдаться условия:

,м

,

где Н - расстояние от верхнего обреза сливной трубы до верхнего предельного уровня жидкости в сепараторе, м, Н=0,6м

Соответствие действительного диапазона работы сепаратора по газу и жидкости заданному

Условия соответствия по производительности

,

23960 м³/сут > 19627 м³/сут

где Q_max.д - действительная максимальная производительность сепаратора по газу, м³/сут

Q_max.зад - заданная максимальная производительность сепаратора по газу, м³/сут.

Действительная скорость слива



,м/с

м/с.

Условие выполняется

0,18 м/с<0,25м/с

Определяем эффективность сепарации

, % [6]

где Э - эффективность сепарации, %;

q¹₂ - содержание капельной взвеси на выходе, г/м³;

q¹₁ - содержание жидкости на входе в сепаратор, г/м³.

, %



6. Охрана недр и окружающей среды

Пути автоматизации технологических процессов сбора, транспорта и подготовки скважинной продукции.

Нефтегазодобывающая промышленность относится к числу основных отраслей - загрязнителей окружающей среды. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений сопровождается техногенным воздействием на окружающую природную среду и недра.

Охрана окружающей среды и недр должна осуществляться в соответствии с действующим законодательством Республики Казахстан и соответствовать международным нормам и правилам.

Основные требования по охране окружающей среды при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений изложены в «Единых правилах разработки нефтяных и газовых месторождений Республики Казахстан», утвержденных 18 июня 1996г, которые составлены на основании Законов Республики Казахстан: «О нефти», «Об охране окружающей природной среды», «О лицензировании», «О недрах и недропользовании» и других нормативных актах.

В биогеохимическом воздействии нефти на экосистемы участвует множество углеводородных и неуглеводорных компонентов, в том числе минеральные соли и микроэлементы. Токсичные действия одних компонентов могут быть нейтрализованы присутствием других, поэтому токсичность нефти не определяется токсичностью отдельных соединений, входящих в ее состав. Однако следует отметить, что некоторые соединения обладают свойством эффекта суммации. Эффект суммации - это процесс образования промежуточных соединений, которые более токсичны и более опасны по сравнению с отдельными компонентами, входящими в его состав. Наибольшую опасность при разработке нефтегазовых месторождений представляет загрязнение гидросферы (подземных вод и открытых водоемов), атмосферы (воздуха) и литосферы (почвы). Различные по химическому составу твердые отходы, а также сточные воды, загрязняя почвогрунты, поверхностные воды, ухудшают их санитарно-гигиеническое состояние и снижают биологическую продуктивность.

Сероводород - сильный нервно-паралитический яд, вызывает тяжелые отравления со смертельным исходом, кроме того, сероводород обладает высокой коррозионной активностью.

Диоксид серы губительно влияет на организм человека, растительный и животный мир, он взаимодействует с взвешенными частицами, оксидами азота и углеводородами. Большое количество SO2 выбрасывается в атмосферу при сжигании высокосернистого топлива или при сжигании на факелах газа, содержащих сероводород.

При сжигании органического топлива, кроме диоксида серы в атмосферу выбрасываются диоксиды азота. Диоксиды серы и азота являются причиной выпадения так называемых «кислотных дождей», которые попадая в почву приводят к повышению ее кислотности, оказывают влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Кислотные дожди могут вызывать коррозию металлического оборудования и трубопроводов. В результате воздействия кислых газов, входящих в состав вредных выбросов нефтяного комплекса на растительность происходит острое или хроническое повреждение ее. Отрицательные последствия воздействия газов на почву и растительность носят весьма ограниченный характер. Хотя следует отметить, что непосредственно наибольшую опасность для растений представляют двуокись серы и окислы азота, которые разрушают хлорофилл. Вследствие чего происходят потери в приросте зеленой массы, составляющие 20%. При сжигании газа в факелах, помимо загрязнения атмосферного воздуха, в радиусе 200 - 300 м полностью уничтожается растительность, а на расстоянии 2-3 км до факела деревья сохнут и сбрасывают листья. В процессе разработки нефтегазового месторождения почва загрязняется нефтью, различными химическими веществами с высокоминерализованными сточными водами. Нефть и другие компоненты, попадая в почву, вызывают значительные, а порой необратимые изменения ее свойств - образование битумозных солончаков, гидронизацию, цементацию и тому подобное. Эти изменения влекут за собой ухудшение состояния растительности и биопродуктивности земель. В результате нарушения почвенного покрова происходит эрозия почв, дефляция, криогенез. Нефть пагубно воздействует на почву и растительность. По мере загрязнения нефтью, в почве резко возрастает соотношение между углеродом и азотом, что ухудшает азотный режим почв и нарушает корневое питание растений. Кроме того, нефть, попадая на поверхность земли и впитываясь в грунт, сильно загрязняет почву, в результате чего плодородный слой земли не восстанавливается в течение длительного периода времени.

Проект обустройства нефтяного месторождения под промышленную разработку принимается к утверждению только в том случае, когда в нем решены вопросы сбора и рационального использования нефтяного газа.

Основными источниками загрязнения воздуха является технологическое оборудование, применяемое на месторождении:

1. печи подогрева нефти (продукты горения);

2. резервуары (испарения);

3. аппараты (испарения от буферных емкостей, насосов, сепараторов, соединений трубопроводов);

4. газотурбинные двигатели (продукты горения);

5. котлы котельных (продукты горения);

6. факельные системы (продукты горения).

Запрещается выпуск сероводородосодержащего газа в атмосферу без сжигания или нейтрализации. Сброс газа от рабочего и резервного предохранительных клапанов технологических аппаратов и емкостей должен производиться в факельную систему. Должны осуществляться эффективные мероприятия по очистке газа от сероводорода и меркаптанов.

На установках, в помещениях, где возможно выделение в воздух рабочей зоны сероводорода, осуществляется контроль воздушной среды автоматическими стационарными газосигнализаторами, а также периодически в местах возможного скопления сероводорода переносными газосигнализаторами или газоанализаторами.

Общее количество вредных выбросов в районах добычи нефти и газа можно снизить совершенствованием технологических процессов и широким внедрением различных методов утилизации и очистки газа.

Пластовая вода, добытая вместе с нефтью, подлежит очистке в соответствии с нормами содержания твердых взвешенных веществ и нефти в воде, используется в системе поддержания пластового давления или закачивается в поглощающие горизонты с целью захоронения. Запрещается сброс пластовой воды на поля испарения, в поверхностные водные источники, закачка в подземные горизонты, приводящие к загрязнению подземных вод, а также слив жидкостей, содержащих сероводород в открытую систему канализации без нейтрализации. Пластовая вода, содержащая сероводород, должна обрабатываться и содержаться в герметичных емкостях.

Основные мероприятия по охране почвы:

1. герметизация систем сбора, сепарации, подготовки и транспорта нефти;

2. автоматическое отключение скважин при авариях отсекателями;

3. обваловка устья скважин земляным валом на случай разлива нефти;

4. максимальное использование пластовых и промысловых сточных вод для закачки в пласт, для предупреждения излива на поверхность;

5. прокладка трубопроводов подземным способом на глубину закладки 1,2 - 1,8м;

6. проведение качественной технической рекультивации земель.

Рекультивация земель - комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности, нарушенных и загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. В почве действует механизм самоочищения и адаптации микроорганизмов. Приемы рекультивации создают нормальные условия для естественных механизмов самоочищения и адаптации микроорганизмов, а также интенсифицируют этот процесс.

Меры по охране недр должны включать:

1. комплекс мер по предотвращению выбросов, открытого фонтанирования, грифонообразования, обвалов стенок скважин, поглощения промывочной жидкости и других осложнений;

2. обеспечение максимальной герметичности подземного и наземного оборудования;

3. выполнение запроектированных противокоррозионных мероприятий;

4. для предупреждения биогенной сульфаторедукции, необходима обработка закачиваемой воды реагентами, предотвращающими ее образование;

5. введение замкнутой системы водоснабжения с использованием для заводнения сточных вод.

Наряду с общими положениями по охране окружающей среды, разработка морских нефтегазовых месторождений накладывает свои специфические требования.

Борьба с загрязнением морей и озер нефтью, нефтепродуктами, а также пластовыми водами, нередко содержащими сероводород и поверхностно-активные вещества, является неотъемлемой частью проблемы охраны окружающей среды.

Нефть и нефтепродукты, попадая на поверхность воды, покрывают большие пространства тонкой пленкой, которая существенно ухудшает кислородный обмен водной среды с воздушным бассейном. Это ведет к угнетению жизнедеятельности биологических объектов водной среды. При концентрации нефтяных загрязнений выше 800мг/м3 происходит подавление жизнедеятельности фитопланктона, который является основой воспроизводства кислорода в воде. Некоторые рыбы могут приспосабливаться к воде, содержащей нефть. Попавшая в их организм нефть, изменяет состав крови и углеводородный обмен, в результате чего мясо рыб приобретает специфический запах и привкус.

Поверхностно-активные вещества, используемые при добыче и подготовке нефти, являются еще более опасными загрязнителями - попадая в воду, они вспенивают поверхность, чем уменьшают биохимический обмен в среде. Кроме того ПАВ непосредственно воздействует на растения и рыб, вызывая их гибель.

Для предупреждения загрязнения водоемов нефтью, попутными водами, а также технологическими жидкостями необходимо обеспечить полную герметизацию нефтегазосбора от скважины до нефтесборного пункта. Необходимо систематически контролировать состояние герметичности колонных головок, фонтанной арматуры, фланцевых и резьбовых соединений обвязки арматуры и трубопроводов и быстро устранять все неполадки. Устье скважины оборудуется поддоном для сбора разливающихся жидкостей, который соединяется с емкостью для сбора сточных вод.

Для ликвидации нефтяных загрязнений водных объектов применяют следующие методы:

1. механические;

2. физико - химические;

3. химические;

4. биохимические.

Механические методы удаления нефти включают широкий спектр работ и устройств, начиная от вычерпывания нефти вручную до применения машинных комплексов нефтесборщиков. Предварительно осуществляют концентрирование и ограждение находящейся на водной поверхности нефти при помощи боновых заграждений.

Для сбора пролитой нефти используют специальные суда и плавающие средства, перемещающиеся по загрязненной поверхности и собирающие загрязнения при помощи различных устройств (насосов, гидроциклонов, движущихся лент и пр.).

К механическим способам следует отнести и фильтрование загрязненных вод через насыпные и намывные песочные фильтры.

Физико-химические методы заключаются в применении адсорбирующих материалов. В качестве адсорбентов применяют пенополиуретан, угольную пыль, резиновую крошку, древесные опилки, пенопласт и т.п. Для увеличения контакта применяют синтетические полотнища, способные хорошо адсорбировать нефть. Впитавшие нефть полотнища затем пропускают через отжимные валики для отделения нефти. Сорбирующие материалы способны впитывать нефти 10 ё 40 кратного количества от собственной массы.

Химические методы основаны преимущественно на использовании коагулянтов, которые увлекают в осадок пленочную нефть. Этот метод применяется после других методов для более полной очистки поверхности воды.

Биологические методы предусматривают использование микроорганизмов и специальных бактерий, питающихся нефтью.



Заключение

Состояние промысловой территории и суровые природно-климатические условия Западной Сибири предъявляют жесткие требования к выбору промысловой системы сбора и подготовки нефти: минимальные капитальные затраты и металлоемкость, минимальные затраты на обслуживание, высокая надежность.

Сепарация газа должна обеспечивать наибольшее сохранение тяжелых компонентов в жидкой фазе. Газ рекомендуется в наибольшей степени утилизировать на месте добычи на технологические, хозяйственно-бытовые нужды, выработку электро- и тепловой энергии [6].

В данном курсовом проекте рассмотрен сетчатый сепаратор, предназначенный для окончательной тонкой очистки попутного нефтяного газа от жидкости (конденсата, ингибитора гидратообразования, воды) в промысловых установках подготовки газа к транспорту, подземных хранилищах, а также на газо- и нефтеперерабатывающих заводах и приведен его расчет.

В результате расчетов мы получили конструктивные размеры отдельных частей сепаратора. В частности диаметр сетчатой насадки в D=0,245 м, длина совмещенного сборника жидкости сетчатого сепаратора L_сб=1,1 м, диаметр штуцера выхода жидкости принимаем d_ж=0,05 м.

Из графика видим, что с увеличением давления производительность увеличивается, однако оптимальным является давление 0,6 МПа, т.к. при дальнейшем его увеличении резко возрастают гидравлические потери, что ведет к понижению эффективности работы сепаратора.

Из расчета видим, что все условия выполняются. Расчетный КПД сепаратора составляет 99,375 %, что указывает на оптимально подобранные конструктивные параметры.



Литература

СибНИИНП. Технологическая схема разработки Южно-Сургутского месторождения. - Тюмень, 1991.

СибНИИНП. Авторский надзор и анализ разработки месторождений объединения “Юганскнефтегаз”. - Тюмень, 1985.

Аржанов Ф.Г., Вахитов Г.Г. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений Западной Сибири. - М.: Недра, 1979.

Акульшин А.И. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1989.

Максимов В.П. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири. - М.: Недра, 1989.

Бухаленко Е.И., Вершковой В.В. Нефтепромысловое оборудование. - М.: Недра, 1990.

Дизенко Е.И., Новоселов В.Ф. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров. - М.: Недра, 1978.

Размещено на Allbest.ru