Технология получения товарной нефти на нефтепромыслах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 655.622.

Ю. Ф. Коротков, М. Г. Кузнецов, Н. З. Дубкова, И. С. Докучаева

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОВАРНОЙ НЕФТИ НА НЕФТЕПРОМЫСЛАХ

Ключевые слова: нефть, нефтепереработка, жидкогазовый инжектор.

Разработана установка получения товарной нефти на нефтепромыслах с использованием для нагрева водо-нефтяной эмульсии водяного пара, получаемого в акустическом парогенераторе. Предложен один из возможных вариантов использования жидкогазового инжектора в системах нефтегазосбора, подготовки и транспорта нефти, позволяющий в комплексе решать многие технические задачи.

Keywords: oil, oil refining, gas-liquid injector.

Developed a plant producing commercial oil in the oil fields with the use for heating of oil-water emulsion water vapor obtained in the acoustic generator. One of the possible options for the use of gas-liquid injector systems in the oilfield and gas gathering, treating and transportation of oil, allowing the complex to solve many technical problems.

Извлекаемая из скважин на поверхность нефтяная продукция может представлять собой водогазо-нефтяную смесь. В системах совместного нефтегазосбора для получения из такой смеси товарной нефти используются до настоящего времени однотрубные схемы [1-4].

В районах с суровыми климатическими условиями температура окружающего воздуха может достигать в зимнее время - 50 0С, а температура нефти в аппаратах сбора, подготовки и транспортирования попутного нефтяного газа, нефти и пластовой воды не должна быть ниже 5 0С.

Аппараты нефтегазосбора, имеющие большую теплообменную поверхность наружных стенок корпуса и размещенные на открытых площадках, теплоизолируют. Расчет толщины теплоизоляционного слоя приведен в [5].

При минусовых температурах обводненная газонасыщенная смесь представляет собой устойчивую высоковязкую эмульсию. Для снижения вязкости такой эмульсии и сокращения времени на обезвоживание и разгазирование ее нагревают и обрабатывают химреагентами в деэмульсаторах. Нагрев производят путем сжигания в жаровых трубах деэмульсаторов попутного нефтяного газа, отбираемого из какого-либо сепаратора.

В деэмульсаторе с использованием для нагрева промежуточного высокотемпературного теплоносителя [6,7], например, глицерина с температурой кипения 400 0С, нефтяную эмульсию без особо больших энергозатрат можно нагреть до 20 0С и выше. Кроме того, исключение контакта топлива и нефтяной эмульсии с жаровой трубой существенно снижает вероятность возникновения пожара при теплопередаче.

Возникновение пожара можно исключить, если топливо сжигать не в деэмульсаторе, а вне его, например, в акустическом теплообменнике [8,9].

На рис.1 показана установка получения товарной нефти на нефтепромыслах с использованием для нагрева водонефтяной эмульсии водяного пара, получаемого в акустическом парогенераторе.

Нефтяная продукция (НП на схеме установки) под давлением пласта поступает в сепаратор 1 первой ступени сепарации, в котором она отделяется от

основной массы свободного нефтяного газа (НГ) и происходит снижение давления.

Газ из сепаратора 1 уходит на газоперерабатывающий завод (ГПЗ), а частично отделенная от газа нефтяная продукция направляется в сепаратор 2 второй ступени сепарации. В этом сепараторе происходит дальнейшее понижение пластового давления и отделение жидкой фазы от газовой. Из сепаратора 2 газ уходит на ГПЗ, а повторно отделенная от газа нефтяная продукция - в сепаратор 3 третьей ступени сепарации, в котором жидкая фаза почти полностью отделяется от газовой фазы. Из сепаратора 3 нефтяной газ (НГ) уходит на ГПЗ, а отделенная от газа водонефтяная смесь (ВНС) - в аппарат 4 предварительного сброса воды. В аппарате 4 водо-нефтяная смесь разделяется на малообводненную нефть (МОН), уходящую в деэмульсатор 5, и содержащую нефтяные примеси воду (НВ), направляемую на очистку во флотатор 8. В деэмульсаторе ма-лообводненная нефть нагревается до температуры 60-80 0С водяным паром (ВП), получаемым из воды (В) в акустическом парогенераторе 12. В качестве горючего топлива в акустическом парогенераторе используется нефтяной газ, отбираемый из сепаратора.

нефтепромыслах: 1 - сепаратор первой ступени сепарации; 2 - сепаратор второй ступени сепарации; 3 - сепаратор третьей ступени сепарации; 4 - аппарат предварительного сброса воды; 5 - деэмульсатор; 6 - вакуумный сепаратор; 7 - насос; 8 - флотатор; 9 - сборник; 10, 11 - насос; 12 - акустический парогенератор

Нагретая в деэмульсаторе водонефтяная смесь частично разгазируется, окончательно отделяется от воды и в обезвоженном состоянии (ОН) направляет-

ся в вакуумный сепаратор 6. Один из возможных вариантов вакуумного сепаратора приведен в [10].

Выделенные в деэмульсаторе из водонефтяной смеси легкие углеводороды компримируют.

В вакуумном сепараторе, работающем на понижении давления ниже атмосферного давления и создания сильно развитой поверхности межфазного контакта путем дробления жидкости на мелкие капли, происходит дальнейшее выделение из нефти растворенных в ней легких углеводородов.

Дополнительно разгазированная в вакуумном сепараторе нефть, как уже товарная нефть (ТН), транспортируется насосом 7 в резервуары товарного парка.

Во флотаторе поступающая из аппаратов 4 и 5 загрязненная нефтяными примесями вода очищается и насосом 11 закачивается в пласт (ОВ). Отделенные от воды нефтяные примеси в виде пенного продукта (ПП) уходят из флотатора в сборник 9, из которого транспортируется насосом 10 в сепаратор 1.

В качестве флотатора наиболее эффективен многосекционный аэрогидродинамический флотатор, обеспечивающий очистку воды от нефтяных примесей до 50 мг/л и ниже. Устройство и работа флотатора представлены в [11-13].

Использование в системах нефтегазосбора, подготовки и транспорта нефти жидкогазовых инжекторов позволяют в комплексе решать следующие технические задачи:

- получение товарной нефти по заданной упругости ее паров;

- утилизация газов концевых ступеней сепарации;

- сбор и транспорт газов, содержащих сероводород;

- осушка газа от влаги;

- разделение газожидкостной смеси;

- осушка газа от тяжелых углеводородов;

- подготовка двухфазных смесей для промывки и освоения скважин;

- утилизация тепла нагретой подготовленной нефти;

- утилизация реагента, содержащегося в подготовленной нефти;

- смешение холодной и нагретой нефти.

Один из возможных вариантов использования жидкогазового инжектора показан на рис. 2.

Обезвоженная в деэмульсаторе 5 нефть (ОВ) поступает на вход насоса 7, который нагнетает нефть в сопло жидкогазового инжектора 12. Струя газонефтяной смеси (ГНС) уходит в сепаратор концевой ступени 6, разделяющий эту смесь на товарную нефть (ТН) и легкие углеводороды (ЛУ).

ЛУ

луи%>Г

ТН

МО

5

Г-ВП

.он

лп

с

12

I ГНС

ЛУ 8

Рис. 2 - Линия получения товарной нефти с использованием жидкогазового инжектора: 5 - деэмульсатор; 6 - сепаратор концевой ступени; 7-насос; 8 - флотатор; 12 - жидкогазовый инжектор

Таким образом, основным технологическим оборудованием герметизированной системы совместного сбора, подготовки и транспортирования нефти, попутного нефтяного газа и пластовой воды являются:

• сепаратор трех ступеней сепарации;

• аппарат предварительного сброса воды;

• деэмульсатор;

• парогенератор;

• сепаратор концевой ступени;

• многосекционный аэрогидродинамический флотатор;

• сборник;

• жидкогазовые инжекторы;

• насосы.

Литература

1. Авт. свид. СССР 1533722 (1990)

2. Патент РФ 2283681 (2006)

3. Авт. свид. СССР 1607862 (1990)

4. Ю.Ф. Коротков, Е.Ю. Ермакова, О.В. Козулина, М.Г. Кузнецов, О.А. Панков. Вестник Казан. Технол. Ун-та, 16, 5, 234-235 (2013)

5. М.Г. Кузнецов, О.В. Козулина, Е.Ю. Ермакова, Коротков Ю.Ф., А.Н. Николаев. Вестник Казан. Технол. Ун-та, 16, 17, 231-232 (2013)

6. Авт. свид. СССР 1301445 (1987)

7. И.С. Кузнецова, Е.Ю. Ермакова, О.В. Козулина, М.Г. Кузнецов. Вестник Казан. Технол. Ун-та, 16, 17, 235236 (2013)

8. Патент РФ 108580 (2011)

9. Ю.Ф. Коротков, И.А. Семин, В.М. Ларионов, М.А. Му-хамедзянов. Вестник Казан. Технол. Ун-та, 17, 24, 303305 (2014)

10. Авт. свид. СССР 1269806 (1986)

11. Авт. свид. СССР 1318975 (1987)

12. Патент РФ 2222495 (2004)

13. Патент РФ 64615 (2007)

14. Е.Ю. Ермакова, О.В. Козулина, М.Г. Кузнецов, В.А. Моске. Вестник Казан. Технол. Ун-та, 14,4, 164-168 (2011).

© Ю. Ф. Коротков - канд. техн. наук, доц. каф. оборудования пищевых производств КНИТУ; М. Г. Кузнецов - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; Н. З. Дубкова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, [email protected]; И. С. Докучаева -канд. хим. наук, доц. той же кафедры.

© Y. F. Korotkov, PhD, Ass. Prof. of the Department "Equipment of food production", KNRTU; M. G. Kuznetsov, [email protected]; N. Z. Dubkova, PhD, Ass. Prof., the same Department, [email protected]; I. S. Dokuсhaeva, PhD, Ass. Prof., the same Department.