авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Совершенствование технологии подготовки обводненных нефтеконденсатных смесей с высоким содержанием сероводорода (на примере карачаганакского месторождения)

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.692.4

На правах рукописи

Баямирова Рысколь Умаровна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ

Обводненных нефтеконденсатных смесей с высоким содержанием сероводорода

(на примере Карачаганакского месторождения)

Специальность 25.00.17 Разработка и эксплуатация нефтяных
и газовых месторождений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2008

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии

«Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Карамышев Виктор Григорьевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Антипин Юрий Викторович

- кандидат технических наук

Пиядин Михаил Николаевич

Ведущее предприятие - ООО Научно-производственное

объединение «Нефтегазтехнология»

Защита диссертации состоится 26 сентября 2008 г. в 1130 на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, проспект Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР»

Автореферат разослан 25 августа 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук Л.П. Худякова

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

В связи с вовлечением стран, возникших на постсоветском пространстве, в общемировые интеграционные процессы, привлечением в их экономику иностранных капиталов развитие новых производств и совершенствование старых, в т.ч. в области эксплуатации, освоения и разработки месторождений должно производиться на основании анализа имеющегося опыта в отечественной и зарубежной практике.

В условиях обостряющегося экологического кризиса исследования принимают определенную направленность (надежность и экологическая чистота) и актуальность. В первую очередь это касается производств, несущих опасность загрязнения окружающей среды. К ним относятся системы сбора, подготовки и транспорта продукции нефтегазоконденсатных месторождений с повышенным содержанием кислых газов и сернистых соединений.

Казахстан является одним из крупнейших мировых нефтедобывающих регионов. Среди разведанных и эксплуатирующихся месторождений наиболее крупные – Тенгиз, Жанажол, Карачаганак, Узень, Жетыбай, Каламкас, Кумколь и ряд других. Добываемые нефти по своим физико-химическим свойствам, содержанию асфальтенов, смол и парафинов весьма разнообразны. Многие из них содержат значительное количество углекислого газа, серы и ее соединений. Казахстан имеет богатый опыт освоения, обустройства и эксплуатации таких месторождений и наблюдения за сопутствующим им воздействием на окружающую среду. Он может быть обобщен и использован в дальнейшем развитии отрасли.

Состав продукции всех месторождений уникален и является определяющим элементом при выборе технологических схем ее сбора и подготовки. Методы повышения глубины подготовки, экономичности и надежности достаточно изучены, но в силу меняющихся требований и имеющихся достижений, работы по обустройству всегда носят творческий характер, а принимаемые технологические решения становятся совершеннее.

Экономические показатели технических и технологических решений по обустройству могут быть оптимизированы за счет укрупнения кустовых площадок, совмещения технологических процессов в аппаратах, сокращения протяженности коммуникаций и совместного транспорта нефти и газа под высоким давлением до УПН. Экологическая и промышленная надежность технических решений по обустройству месторождений с высоким содержанием углекислых газов определяется степенью концентрации процессов на площадке УПН, достигаемой автономностью и герметичностью.

Исследования, направленные на разработку научных принципов совершенствования технологии сбора и подготовки нефти и попутного газа с высоким содержанием сероводорода, являются актуальными для нефтяной промышленности Республики Казахстан и нефтедобывающих регионов Российской Федерации – Республик Башкортостан, Татарстан и ряда других.

Значительный вклад в развитие данной отрасли в целом и в отдельные ее разделы внесли как российские (советские) так и зарубежные ученые – химики, физики, технологи. Среди них Тронов В.П., Мирзаджанзаде А.Х., Гужов А.И., Константинов Н.Н., Мавлютова М.З., Позднышев Г.Н.,
Мамаев В.А., Емков А.А., Мансуров Р.И., Бриль Д.М., Baker O., Cheves J.A., Hewitt J.F., Hoogendoorn G.J. и многие другие.

Целью диссертационной работы является:

Совершенствование технологии подготовки продукции нефтегазоконденсатных месторождений с повышенным содержанием сероводорода на основе изучения физико-химических свойств компонентов продукции. Повышение надежности и экологической безопасности технологического процесса.

Задачи исследований, поставленных в диссертационной работе:

1. Систематизировать методы и технологические схемы подготовки продукции скважин с высоким содержанием сероводорода. Оценить надежность технологической схемы, соответствие ее мировому уровню и современным требованиям экологической безопасности.

2. Исследовать физико-химический состав компонентов продукции Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения и влияние его на выбор методов и технологической схемы подготовки.

3. Оценить влияние изменения количественного соотношения нефти, конденсата и пластовой воды в процессе разработки месторождения на надежность технологической схемы указать пути ее совершенствования.

4. Оценить влияние возможных нештатных ситуаций на экосистему водного бассейна.

5. Разработать методы и технические средства, совершенствующие технологический процесс, повышающие его эффективность и надежность.

Поставленные в диссертационной работе задачи решены на базе теоретических исследований и экспериментальных данных, полученных преимущественно в результате лабораторных исследований с применением при обработке результатов современных методов математической статистики и вычислительной техники.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Выявлены физико-химические свойства нефти, конденсата, попутной воды Карачаганакского НГКМ. Установлена зависимость свойств их смесей от количественного соотношения компонентов.

2. Научно и экспериментально обоснована технологическая схема обезвоживания и обессоливания и методы повышения ее надежности при изменении соотношения компонентов в продукции скважин по мере разработки месторождения.

3. Разработана математическая модель для определения глубины проникновения нефти в грунт и достижения грунтовых вод, учитывающая физико-механические свойства грунта и физико-химические характеристики взаимодействия жидкости с его зернами в зависимости от времени контакта с нефтью.

Основные защищаемые положения следующие:

1. Результаты исследования технологического и экологического уровня подготовки продукции нефтегазоконденсатных месторождений с повышенным содержанием серы в Республике Казахстан.

2. Результаты исследования физико-химических свойств продукции Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения.

3. Метод предотвращения образования стойких эмульсий в насосах и мероприятия по предотвращению солеобразования.

4. Система предварительного сброса пластовой воды на промыслах с использованием гидроциклона, обеспечивающая высокое качество разделения нефти, воды, механических примесей и газа.

5. Математическая модель для определения глубины проникновения нефти в грунт при вероятных аварийных ситуациях и достижения грунтовых вод, учитывающая физико-механические свойства грунта и физико-химические характеристики взаимодействия жидкости.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Результаты исследований физико-химических свойств компонентов продукции Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения использованы при разработке технологической схемы ее подготовки.

2. Предложена система предварительного сброса пластовой воды на промыслах с использованием гидроциклона, обеспечивающая высокое качество разделения нефти, воды, механических примесей и газа.

3. Предложены метод предотвращения образования стойких эмульсий в насосах и мероприятия по предотвращению солеобразования.

4. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитать время проникновения нефти до уровня грунтовых вод.

5. Предложены метод флотационной очистки сточных вод и способ для защиты территории от затопления и установка для его осуществления.

Степень достоверности результатов проведенных исследований

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций следует из проведенного автором комплекса теоретических, экспериментальных и промысловых исследований. Достоверность полученных автором результатов подтверждается соответствием теоретических выкладок с фактическими промысловыми данными и результатами экспериментальных исследований.

Результаты работы докладывались и обсуждались на:

- заседаниях Ученого совета и семинарах в Государственном университете Института химии и природных солей АН Республики Казахстан;

- Международном симпозиуме, посвященном 100-летию со дня рождения академика К.И. Сатпаева, г. Алматы, 1998 г.;

- Второй Казахстанско-Российской научно-практической конференции «Математическое моделирование научно-технологических и экологических проблем в нефтегазовой промышленности» г. Алматы, 1998;

- Региональной научной конференции, посвященной 60-летию Павлодарской области, г. Павлодар, 1998 г.;

- заседаниях секции Ученого совета Института проблем транспорта энергоресурсов (ИПТЭР).

Структура и объем работы

Диссертационная работа общим объемом 128 страницы машинописного текста состоит из введения, 4 глав, заключения (основных выводов и рекомендаций) 39 таблиц, 16 иллюстраций. Список литературы включает
89 наименований.

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 14 научных трудах, в том числе в одном патенте Республики Казахстан.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, указана цель работы и задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость результатов исследования. Исследования проведены на примере уникального Карачаганакского месторождения.

В первой главе приводятся общие сведения по Карачаганакскому нефтегазоконденсатному месторождению.

По величине запасов газа, конденсата и нефти месторождение является уникальным, по сложности геологического строения резервуара – очень сложным.

На месторождении условно выделено три крупных эксплуатационных объекта: I и II газоконденсатные (пермь, карбон), III – нефтяной (карбон).

Разделение газоконденсатных объектов вызвано тем, что они имеют затрудненную гидродинамическую связь. Эксплуатационный объект III разделен на два подобъекта III-А и III-Б из-за наличия между ними глинистого карбонатного пласта.

Второй и третий эксплуатационные объекты представляют сложную гидродинамическую систему с неясной степенью вертикальной и площадной совместимости.

Особенностью залежи на уровне водонефтяного контакта является отсутствие соприкосновения между нефтью и водой. Однако, на отдельных скважинах отмечалось появление пластовой воды уже на ранних стадиях эксплуатации.

Исходя из представлений о Карачаганакской залежи как о состоящей из трех укрупненных объектов, эксплуатация газоконденсатных и нефтяного объектов осуществлена самостоятельными сетками. При этом некоторые скважины совместно эксплуатировали I и II объекты, а основная часть глубоких скважин дренировала II и III объекты. Для первого объекта была создана самостоятельная сетка эксплуатационных и нагнетательных скважин, состоящая из центрально расположенных нагнетательных и эксплуатационных по обе стороны от нагнетательных скважин.

Для II объекта (карбон) внедрена 7-точечная равномерная (шестигранная) сетка размещения скважин с центральной нагнетательной и эксплуатационными скважинами в вершинах шестиугольника.

До начала закачки нагнетательные скважины работали в качестве эксплуатационных. В дальнейшем произведено уплотнение сеток эксплуатационных и нагнетательных скважин.

По III объекту уплотнение сетки осуществляется за счет бурения самостоятельных скважин на нефть.

Разработка нефтяной оторочки могла осуществляться в режиме истощения и с поддержанием пластового давления путем закачки газа. Поскольку давление насыщения близко к начальному пластовому давлению, уже в начальной стадии разработки начато выделение газа из нефти. В скважинах на III объекте с малыми мощностями и низкими дебитами производится дострел II объекта, что обеспечивает естественный газлифт и повышает эффективность использования скважин.

По всей части месторождения скважины группируются по четырем газовым промыслам, на каждом из которых осуществляется сооружение установки комплексной подготовки газа (УКПГ 1-4). Скважины, эксплуатирующие разные объекты, подключены через шлейфы к единым для каждой УКПГ блокам входных ниток (БВН). Вся продукция III эксплуатационного объекта и часть продукции, добываемой скважинами, эксплуатирующими совместно II и III объекты, по системе трубопроводов поступает с БВН на нефтеперерабатывающий завод.

В главе даются физико-химические свойства продукции скважин – конденсата, нефти, смесей нефти и конденсата. В продукции скважин отмечается повышенное (9 –10 % мольн.) содержание кислых газов. На основании анализа геологического строения месторождения и информации о физико-химических свойствах нефти были определены скважины, пробы продукции из которых были взяты в качестве представительных.

Общий уровень добычи жидких углеводородов определен в 13 млн. т/год. Между нефтью и газом установлено соотношение 2:1. Скважины, эксплуатирующие разные объекты, подключаются через шлейфы к единым для каждой из 4-х УКПГ блокам входных ниток. Система подключения скважин и система межпромысловых трубопроводов обеспечивает поставку на УПН необходимого количества сырья определенного состава. Продукция скважин, эксплуатирующих III объект, полностью поступает на УПН. Приводится характеристика подземных вод и поглощающего горизонта, куда после очистки от мехпримесей и нефтепродуктов должны закачиваться промстоки.

Во второй главе представлен аналитический обзор методов и технологических схем подготовки нефти и очистки сточных вод при обработке продукции скважин с высоким содержанием кислых газов, дана оценка технологического уровня и экологической безопасности.

При невысоком содержании кислых газов (до 8 % мольн.):

- при правильно проведенной сепарации основная часть кислых газов удаляется из нефти, а полученный газ подлежит очистке от сероводорода;

- после разгазирования в нефти остается концентрация сероводорода, не влияющая на процессы обезвоживания и обессоливания;

- процесс обезвоживания производится в термохимическом отстойнике, а обессоливания – в электродегидраторе;

- между ступенями сепарации в нефть подается промывочная вода в количестве от 10 до 20 % от объема нефти.

Окончательная очистка нефти от сероводорода и углекислого газа производится физико-химическими или химическими методами.

Физико-химические методы подразделяются на следующие:

- одноступенчатая сепарация нефти при минимальном давлении и повышенной температуре («горячая» сепарация);

- продувка нефти газом, не содержащим сероводорода;

- десорбция кислого газа из жидкости или стабилизация последней.

При подготовке продукции скважин с высоким содержанием кислых газов (от 8 до 18 % мольн.) технологический процесс значительно усложняется. С такими нефтями столкнулись при обустройстве месторождений Тенгиз и Жанажол.

В главе представлен обзор технологических схем подготовки нефти и очистки сточных вод, предложенных несколькими иностранными фирмами и российскими проектными организациями для обустройства этих месторождений, реализующих различные методы и их комбинации удаления кислых газов и использующих разное оборудование. Это интенсификация выделения газа на конечной ступени сепарации: увеличение числа ступеней сепарации; введение дополнительных технологических элементов (АВР, стабилизационная или отпарная колонна, десорберы), реализующих различные методы разделения (отдувка газом, острым паром) и температурный режим.

Выбор технологической схемы в каждом конкретном случае определяется качественным и количественным составом добываемой продукции, энергетическим потенциалом и требованиями потребителя по остаточному содержанию сероводорода и других соединений серы.

Нефти месторождения Карачаганак имеют содержание кислых газов до 10 % мольн., в т.ч сероводорода до 5 % мольн. Выбор технологической схемы подготовки нефти и очистки сточных вод определялся следующими базовыми требованиями и сопутствующими условиями:

- остаточная массовая доля воды не более 0,5 %;

- остаточная концентрация хлористых солей 40 мг/л;

- давление насыщенных паров 350 мм рт.ст.;

- остаточное содержание серы ограничивается требованиями заказчика, оптимальной считается 70 ррм;

- нормирование содержания меркаптанов не производится.

На основе исследований физико-химических свойств нефти и воды, представленных во втором и третьем разделах, были разработаны схемы, позволяющие учесть недостатки и реализовать выявленные возможности, обеспечить уровень подготовки, превышающий базовый, наметить пути совершенствования. Они отличаются высокой степенью надежности и экологической безопасности и обеспечивают:

- раздельный вход нефти из систем сбора с разным давлением сепарации;

- промежуточный подогрев нефти перед ступенями сепарации;

- увеличение числа ступеней обезвоживания и обессоливания до трех, что обеспечивает остаточное содержание хлористых солей 10 мг/л;

- применение в качестве промывочной воды стоков ЭЛОУ НПЗ;

- три контура циркуляции дренажной воды на вход ступени, что позволяет снизить ее удельный расход с 10…20 % до 3…5 % на нефть;

- применение стабилизационной колонны с полной утилизацией тепла отводимой товарной нефти;

- вывод всей дренажной воды из одного аппарата;

- применение на начальных ступенях процесса пароподогревателей, что придает схеме технологическую гибкость, облегчает пуск установки;

- глубину очистки нефтесодержащих сточных вод в два раза превышающую установленные требования.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.