Технологии первичной подготовки пластовой продукции при добыче УВС на морских месторождениях

Введение

Промысловое обустройство требует большого объёма капитальных вложений, значительная доля которых приходится на сооружение систем сбора и транспорта нефти и газа. Поэтому грамотная промысловая подготовка нефти и газа имеет первостепенное значение как для снижения капитальных затрат и эксплуатационных расходов, так и для сокращения сроков обустройства месторождений и, следовательно, для ускорения ввода в действие новых месторождений. Постепенное истощение запасов нефти и газа на суше и обострение мирового энергетического кризиса обусловило необходимость все более и более широкого освоения нефтегазовых ресурсов морского дна в недрах которого сосредоточено почти в 3 раза больше нефти и газа, чем на суше. При добычи на морских месторождений в добавок к выше сказанному, добавляется дополнительные требования по охране окружающей среды. В этом и заключается актуальность выбранной темы.
Объектом работы является добыча углеводородного сырья.
Предмет исследования первичная подготовка пластовой продукции при добыче углеводородного сырья на морских месторождениях.
Цель работы является изучить технологии первичной подготовки пластовой продукции при добыче углеводородного сырья на морских месторождениях.
В соответствии с целью были выделены следующие задачи:
- изучить литературу по выбранной теме;
- научиться анализировать и систематизировать полученную информацию;
- изучить первичную подготовку пластовой продукции при добыче углеводородного сырья;
- изучить историю добычи увс на морских месторождениях;
- проанализировать современное состояние добычи увс на морских месторождениях;
- изучить особенности переработки пластовой продукции на морских месторождениях;
- изучить охрану окружающей среды.
Работа состоит из введения, основной части (5 разделов), заключения и списка литературы.
В процессе исследования были использованы следующие методы: анализ, классификация, описание, прогнозирование.

Основная часть
1 Первичная подготовка пластовой продукции при добыче УВС
Как привило, поступающая из нефтяных и газовых скважин продукция не представляет собой соответственно чистые нефть и газ. Из скважин вместе с нефтью поступают пластовая вода, попутный (нефтяной) газ, твердые частицы механических примесей (горных пород, затвердевшего цемента).
На промыслах проводят первичную подготовку нефти - ее отстаивание и термохимическое обезвоживание, а в ряде случаев и обессоливание, в отстойниках установок подготовки нефти с применением деэмульгаторов - специальных ПАВ, которые адсорбируясь на границе раздела фаз нефть-вода, способствуют пептизации и растворению в нефти защитных оболочек глобул диспергированной в нефти воды.
Во избежание загрязнения выработок околоствольного двора первичная подготовка нефти в шахте не предусматривается.
Требования к качеству свежей и оборотной воды, используемой. Наиболее загрязненными являются сточные воды после первичной подготовки нефти (установки ЭЛОУ) и нефтехимических производств.
Поэтому скважинная продукция нефтяных месторождений всегда представляет собой сложную многофазную многокомпонентную дисперсную систему.
Первичная подготовка нефти к переработке осуществляется на объектах добычи нефти.
Этот процесс подразумевает (рис. 1.1):
дегазацию – удаление из сырья газов;
стабилизацию – удаление ненужных легких фракций;
обезвоживание – отделение нефти от воды;
обессоливание – изымание из энергоресурса лишних солей.

Рис. 1.1 - Схема процессов подготовки скважиной продукции.

Рассмотрим каждый процесс подробно.
Дегазация является одним из разновидностей сепарации. Сепарация начинает происходить в скважине. Это связано с тем что изменяется давление и температура. Обычно сепарация происходит несколько ступений. В практике встречается вакуумной и горячая сепарация, а также другие виды.
Отделение газа и воды от нефти производится с целью:
получения нефтяного газа, так как газ – это УВ сырьё, который используется и как химическое сырье, и как топливо;
уменьшения перемешивания нефтегазового потока, снижения за счёт этого гидравлических сопротивлений;
уменьшения пенообразования, выделяющиеся пузырьки газа усиливают процесс образования пены;
уменьшения пульсаций давления в трубопроводах при дальнейшем транспорте нефти от сепараторов первой ступени до установки подготовки нефти (УПН).
Прибор с помощью которого происходит процесс сепарации называется сепаратор. В основном применяют горизонтальные и вертикальные сепараторы. На работу сепаратора в большей степени играет такое показатели физико-механических свойств нефти как поверхностное натяжение вязкость и способность к пенообразования.
При стабилизации легкой нефти следует вести постоянно контроль температуры и давления, Так как эти два показателя в значительной мере влияют на потерю нефти с уходящими газами.
Стабилизация вторичной эмульсии, а также уменьшения коррозии промыслового оборудования производится путем отделения свободной воды из нефти. Целесообразность применения обезвоживания некоторыми авторами доказано при обводненности 30 % и выше.
Для предварительного обезвоживания используют следующие технологические процессы:
гравитационный отстой нефти;
горячий отстой нефти;
термохимические методы.
Следующий технологический промысловый процесс является обессоливание. В значительной мере на содержание солей в нефти влияет содержание в ней воды, так как соли растворяется в основном в водной фазе нефти.
Перспективным направлением в совершенствовании техноло-гического процесса обессоливания нефти является использование распыленного ввода промывочной пресной воды в обезвоженную нефть. Это может быть достигнуто впрыскиванием под давлением промывочной воды в нефть через насадку специальной конструкции.
Проведенный теоретический анализ показал, что для получения капель промывочной воды, соизмеримых с размерами капель эмульсии, необходимы значительные скорости истечения струй, составляющие для реальных условий десятки метров в секунду.
Подготовка газа проще. Газ нужно осушить, поскольку содержащаяся в нем влага также портит оборудование и может создать в трубе пробки — так называемые кристаллогидраты, которые внешне похожи на мокрый спрессованный снег

. Газ осушают, пропуская его через адсорбенты, либо охлаждая газовый поток. Охладить газ можно при помощи холодильных установок или путем дросселирования — понижения давления в месте сужения трубопровода. Кроме того, перед тем, как запустить газ в трубу, из него извлекают сероводород и углекислый газ.

2 История добычи УВС на морских месторождениях
Впервые добыча морской нефти началась в России 200 лет назад, когда в 20‑30 м от берега в Бакинской бухте для её добычи использовались специально вырытые колодцы. В 20-х гг. XX в. также впервые в мире промышленная морская добыча нефти в России велась в Биби-Эйбатской бухте Каспийского моря с использованием намывных оснований.
Около 30 лет назад добыча нефти и газа во многих регионах мира начала активно перемещаться в сторону океана, охватывая все новые и новые морские акватории. Стационарные нефтяные платформы и вышки на шельфе ряда стран стали исчисляться десятками и сотнями. Сейчас их насчитывается около 7 тыс. в шельфовой зоне более 50 стран, а число скважин с глубиной проникновения в земную кору до 4–5 км перевалило за 100 тыс. Так началось становление морской нефтегазовой индустрии, которая быстро превратилась в одну из ведущих отраслей мировой экономики и энергетики и обеспечивает сейчас около 40 % общей добычи нефтегазовых углеводородов.

3 Современное состояние добычи УВС на морских месторождениях
Разработка морских месторождений углеводородного сырья представляет собой систему организационно-технических мероприятий, обеспечивающих рациональное извлечение жидких и газообразных углеводородов из месторождений, расположенных под дном морей и океанов. Мероприятия связаны с выполнением поисково-разведочных работ, бурением скважин, строительством надводных и подводных сооружений для добычи, сбора и транспортировки нефти и газа потребителям. Работами на нефть и газ охвачены огромные акватории Мирового океана в осадочной толще дна которого открыто около 1000 месторождений (рис. 3.1).

Рис. 3.1 - Минеральные ресурсы и донные осадки мирового океана
Основные запасы нефти и газа и большей части добычи приходятся на континентальный шельф, в ряде районов Мирового океана считаются нефтегазоносными также континентальный склон и океаническое ложе.
Под шельфом понимается выровненная часть подводной окраины материков с незначительным уклоном, примыкающая к суше и характеризующаяся общим с ней геологическим строением. Глубины у внешней границы шельфа обычно составляют 100-200 м, но в отдельных случаях достигают 1500-2000 м (Южно-Курильская котловина Охотского моря). Ширина шельфа лежит в пределах от 1 до 1700 км (Северный Ледовитый океан), составляя в среднем 65-70 км, а общая площадь - около 32 млн. км2 или почти 11,3 % поверхности Мирового океана. Основная часть площади шельфа Мирового океана (примерно 70%) располагается на глубинах, не превышающих 180 м, а глубина моря в районе перехода шельфа в материковый склон колеблется от 200 до 600 м.

Рис. 3.2 - Профиль континентального шельфа.

На рис. 3.2 представлен профиль континентального шельфа. За береговой линией 2 следует континентальный шельф 3, за кромкой 4 которого начинается континентальный склон 5, спускающийся в глубь моря. За подножьем 6 склона находится область отложения осадочных пород, так называемый континентальный подъем 7, уклон которого меньше, чем у континентального склона. За континентальным подъемом начинается глубоководная равнинная часть 8 моря.
Основные районы добычи нефти дна океана - это Венесуэльский залив, шельфы Мексиканского залива и штата Калифорния, Персидский залив, некоторые районы Гвинейского залива, Северное и Каспийское моря (рис. 3.3).

Рис. 3.3 - Минеральные ресурсы дна океана
Самыми большими буровыми установками, смонтированными на морских плавучих платформах, считаются буровые системы Aker H-6e, производимые с 2009 г. норвежской компанией «Акер дриллинг». Например, первые из этой серии полупогружные буровые платформы «Акер Баренц» и «Акер Шпицберген» при водоизмещении в 56 900 двт и площади рабочей палубы в 6300 м2 способны бурить 10-километровые скважины в водных глубинах до 3 км.
А вообще самыми большими буровыми установками являются выпускаемые с начала 70-х гг. установки уральского завода тяжелого машиностроения – УЗТМ серии «Уралмаш-15000», одна из которых была задействована при бурении сверхглубокой скважины на Кольском полуострове (12 262 м). Эти гигантские буровые максимальной высоты с двадцатиэтажный дом и отличной мировой репутацией способны бурить скважины глубиной до 15 км.
Одна из самых больших в мире объектов добычи УВС на морском шлейфе влетс железобетонная промысловая платформа TROLL-A высотой 472 метра и сухим весом 683 600 тонн. Это вообще самый тяжелый объект, когда-либо перемещавшийся по поверхности Земли. Она установлена на норвежском газонефтяном месторождении «Тролль» в Северном море в 1996 г.
Самой крупной полупогружной платформой, когда-либо устанавливавшейся на морском месторождении, была бывшая буровая платформа «Спирит оф Колумбус» (1995 – 2000 гг.), переоборудованная на верфях Канады, установленная на подводном (глубина – 1360 м) нефтегазовом месторождении «Ронкадор» у берегов Бразилии в качестве эксплуатационной платформы П-36 и вскоре затонувшая – в апреле 2001 г. Платформа была рассчитана на добычу 9 млн тонн нефти и 2,6 млрд м3 газа в год, имела длину 112,8 м, ширину 77 м и высоту 120 м, весила 34 600 тонн (рис. 3.4 ).

Рис. 3.4 - Прогресс БУ на морских платформах
В общую систему по добыче нефти и газа на морских нефтегазовых промыслах обычно входят следующие элементы:
одна или несколько платформ, с которых бурятся эксплуатационные скважины;
трубопроводы, соединяющие платформу с берегом;
береговые установки по переработке и хранению нефти, погрузочные устройства.
Развёртывание работ по добыче нефти в море потребовало создания комплекса специализированных технических средств, принципиально отличающихся от традиционных. К ним относятся:
плавучие буровые установки (ПБУ) различных типов и буровые суда;
стационарные платформы для бурения эксплуатационных скважин;
суда снабжения буровых платформ;
специализированные несамоходные грузовые суда для доставки секций стационарных установок к месту монтажа;
средства для строительства морских трубопроводов;
плавучее грузоподъёмное и монтажное оборудование;
хранилища добытой нефти и газа