Файл: Выпускной квалификационной работы Выбор способа очистки оборудования для сбора и подготовки скважиной продукции нефтяного месторождения.pdf

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт нефти и газа
Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
______ Булчаев Н.Д. подпись инициалы, фамилия
« _____» ________
2016
г.
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
21.03.01 «Нефтегазовое дело»
21.03.01.02 «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти»
Выбор способа очистки оборудования для сбора и подготовки скважиной продукции нефтяного месторождения.
Руководитель
________ канд. техн. наук, доц. Безверхая Е.В. подпись, дата должность, ученая степень инициалы, фамилия
Выпускник _______ Трофимов И.А. подпись, дата инициалы, фамилия
Консультанты:
________ Мусияченко Е.В. подпись, дата инициалы, фамилия
Нормоконтролер ________ Помолотова О.В. подпись, дата инициалы, фамилия
Красноярск 2016

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт нефти и газа
«Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
______ Булчаев Н.Д. подпись инициалы, фамилия
« _____» ________
2016
г.
ЗАДАНИЕ
НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ

Студенту Трофимову Игорю Андреевичу
Группа ГБ 12-04 Направление (специальность): 21.03.01.02
«Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти»
Тема выпускной квалификационной работы: «Выбор способа очистки оборудования для сбора и подготовки скважиной продукции нефтяного месторождения».
Утверждена приказом по университету № _______ от _________________
Руководитель ВКР ______________________________________________ инициалы, фамилия, должность, ученое звание и место работы
Исходные данные для ВКР: Нефтяные донные отложения с АНПЗ, углеводородокисляющие аэробные бактерии.
Перечень разделов ВКР: 1.Влияние механических примесей на процесс добычи и переработки нефти, 2.Влияние асфальто-смолистых и парафиновых отложений, на формирование нефтяного шлама, 3.Анализ существующих способов борьбы с отложениями в нефтяных емкостях,
4.Виды используемых резервуаров, 5.Специальная часть, 6.Безопасность и экологичность проекта.
Перечень графического материала: Схемы конструкций строения РВС,
Схемы очистного оборудования РВС.
Руководитель ВКР _________________ ________________________ подпись инициалы и фамилия
Задание принял к исполнению ___________________________________ подпись, инициалы и фамилия студента
« ___ » __________ 20__ г.

РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа 65 страниц, 23 рисунков, 8 таблиц, 21 источников.
РЕЗЕРВУАР,
МЕТОД
ОЧИСТКИ,
АЭРОБНЫЕ
БАКТЕРИИ,
АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ, МЕХАНИЧЕСКИЕ
ПРИМЕСИ.
Объектом исследования являются методы очистки вертикальных стальных резервуаров от механических примесей и асфальтосмолопарафиновых отложений.
Целью исследовательской работы является анализ существующих методов очистки РВС от осадочного слоя и проведение лабораторной работы по воздействия микробиологического метода на нефтяные отложения, представленные АСПО с механическими примесями.
Выбор подходящего метода очистки РВС от механических примесей, связанных асфальтосмолопарафиновыми отложениями и эффективность различных методов зависит от большинства факторов, в частности, от физико-химических характеристик нефтепродукта, конструкции резервуаров, климатических условий.
В дипломной работе рассмотрены особенности методов очистки вертикальных стальных резервуаров от механических примесей и асфальтосмолопарафиновых отложений, физико-химические свойства отложений, гранулометрический состав механических примесей, анализ подходящих методов очистки в зависимости от вида строения РВС. Анализ проведенной лабораторной работы по воздействия микробиологического метода на нефтяные отложения, представленные АСПО с механическими примесями, изменение физико-химических свойств нефтепродуктов.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение ................................................................................................................... 6 1 Влияние механических примесей на процесс добычи и переработки нефти 7 1.1 Формирование механических примесей .................................................. 7 1.2 Образование нефтяного шлама в оборудованиях нефтяной промышленности ................................................................................................ 10 2 Влияние асфальто-смолистых и парафиновых отложений, на формирование нефтяного шлама ...................................................................... 16 2.1 Виды нефтяного шлама ............................................................................ 16 2.2 Физико-химические свойства нефтяных отложений ............................ 18 2.3 Характеристики механических примесей в нефтешламе ..................... 20 3 Анализ существующих способов борьбы с отложениями в нефтяных емкостях ................................................................................................................. 24 3.1 Проблема формирования нефтяного осадка в оборудование .............. 24 3.2 Ручной метод очистки резервуаров ........................................................ 26 3.3 Механический метод очистки резервуаров ........................................... 26 3.4 Метод очистки резервуара с помощью вертикально плавающим устройством ........................................................................................................ 28 3.5 Гидравлический метод очистки резервуаров ........................................ 29 3.6 Роботизированный способ очистки резервуаров .................................. 30 3.7 Метод очистки резервуара с помощью винтовой мешалки ................. 33 3.8 Тепловой метод очистки нефтяных резервуаров .................................. 36 3.9 Химический метод очистки резервуаров ............................................... 36 3.10 Акустический метод очистки резервуаров ............................................ 37 3.11 Биотехнологический метод очистки резервуаров ................................. 39 4 Виды используемых резервуаров .................................................................. 42 4.1 Типы стальных вертикальных резервуаров ........................................... 43 4.2 Выбор методов очистки от разновидности конструкции строения .... 47 5 Специальная часть .......................................................................................... 49

5.1 Общая характеристика эксперимента ........................................................ 49 5.2 Научный аппарат эксперимента .............................................................. 50 5.3 Проведение лабораторного исследования ............................................. 51 6 Безопасность и экологичность проекта ........................................................ 55 6.1 Анализ потенциальных опасных и вредных производственных факторов при проведении работ ....................................................................... 55 6.2 Инженерные и организационные решения по обеспечению безопасности работ ............................................................................................ 57 6.3 Санитарные требования к лаборатории ................................................. 59 6.4 Инструкция по безопасности выполнения исследовательских работ 61 6.5 Обеспечение взрывопожарной и пожарной безопасности ................... 62
Заключение ............................................................................................................ 63
Список сокращений .............................................................................................. 64
Список использованных источников .................................................................. 65

ВВЕДЕНИЕ
В нефтяной промышленности довольно много разных проблем, начиная от разведки месторождения и его разработки, до доставки и переработки нефти. Основными проблемами почти на каждом нефтяном месторождение являются появление механические примеси во время бурения скважины, добычи флюида и очистки нефтяной продукции от примесей, формирование АСПО на оборудование. В данной научной работе рассмотрена проблема выпадения в осадок твердых примесей (песка), сцементированных тяжелыми битуминозными фракциями нефти, в отстойных аппаратах и сепараторах системы сбора и подготовки скважинной продукции. Подобные отложения, во-первых, занимают объем рабочего пространства отстойника или сепаратора, что приводит к снижению их производительности. Во-вторых, предопределяют большие временные, трудовые, энергетические и экономические затраты на их удаление. В- третьих, обуславливают платежи за утилизацию этих отходов (загрязнение окружающей среды).
Проблема механических примесей особо выраженно встречается на месторождениях терригенных горных пород (песчаниках), представляющие собой однородные агрегаты обломочных зерен размеров от 0,1 мм до 2 мм связанных минеральным веществом. Породообразующими минералами песчаников являются полевой шпат, кварц, слюда, глауконит и т.д. И поскольку нефтяные месторождения в большей степени представлены осадочными породами, можно утверждать, что решение проблемы удаления донных остатков промыслового отстойного оборудования носит актуальный характер. В данной работе рассмотрена оценка возможности воздействия микробиологических культур на выпавшие донные отложения с целью их разупрочнения и облегчения удаления из отстойных аппаратов.

1 Влияние механических примесей на процесс добычи и
переработки нефти
1.1
Формирование механических примесей
Все большая часть мировых запасов углеводородного сырья приходится на долю продуктивных пластов в слабых породах, подверженных разрушению при разработке, проявляющемуся в виде выноса песка из скважин. Добыча из многих скважин, вскрывших такие запасы, осуществляется уже намного дольше, чем ожидалось, и дальнейшая их эксплуатация может привести к разупрочнению пластов. По этой причине добывающие компании проявляют растущий интерес к экономически эффективным методам устранения выноса механических примесей из скважин путем ремонта или установки новых систем предотвращения выноса песка там, где они отсутствовали.
В последние десятилетия с распространением практики интенсификации добычи нефти, в том числе с использованием повышенной депрессии на пласты, увеличилась интенсивность воздействия на призабойную зону пласта. Зачастую это приводит к повышенному выносу незакрепленного проппанта и песка в процессе разрушения скелета пластов.
Процентный состав механических примесей, содержащихся в продукции скважин, представлено на рисунке 1.1.1.

Рисунок 1.1.1 — Источники механических примесей
Предложена классификация причин разрушения коллектора и выноса песка разделением их на три основные группы, исходя из условий возникновения: геологические (особенности залегания пласта-коллектора, литология); технологические (условия вскрытия пластов и эксплуатации скважин); технические (конструкция забоя).
Геологические: глубина залегания пласта и пластовое давление; горизонтальная составляющая горного давления; степень сцементированности породы пласта, ее уплотненность и естественная проницаемость; характер добываемого флюида и его фазовое состояние; характеристика пластового песка (угловатость, глинистость); внедрение подошвенных вод в залежь и растворение цементирующего материала; продолжительность выноса песка.
Пласт
Технологические жидкости, закачиваемые в скважину в
В скважину
Эксплуатационна я колонна
Глубинно- насосное оборудование
Порода
Проппант
Кристаллы солей
Продукты коррозии
Песок, продукты коррозии и т.п.
Мехпримеси находящиеся в растворах глушения, промывочной жидкости, нефти, дозируемых реагентах, растворителях и т.п.
Источники мехпримесей

Технологические: дебит скважины; величина репрессии и депрессии на пласт; ухудшение естественной проницаемости
(скин-эффект); фильтрационные нагрузки и нарушение капиллярного сцепления песка.
Технические: конструкция забоя; поверхность забоя, через которую происходит фильтрация (интервал вскрытия пласта, открыты или закупорены перфорационные каналы и т.д.).
Для большинства нефтяных месторождений Западной Сибири механические примеси составляют 35 - 50% от общего числа основных причин отказов глубинных насосов, тогда как коррозия – 20 - 25%, а солеобразование – 15 - 20% (рисунок 1.1.2).
1-мех.примеси; 2-коррозии; 3-соли;
Рисунок 1.1.2 – Осложняющие факторы Западной Сибири
35-50%
20-25%
15-20%
Осложняющие факторы
1 2
3

Выявлено, что механические примеси являются одной из основных причин отказов работы оборудования, так как механические примеси, которые попадают во внутреннею полость, скапливаясь внутри оборудования, вызывают его некорректную работу, что в последствии ведёт к поломке и остановку работы.
Механические примеси оказывают необратимое влияние на большое количество оборудования на месторождении. Абразивному износу подвергаются большая часть металлического оборудования, наиболее активно этот процесс протекает в местах повышенной скорости движения нефтяного флюида и давления. Сущность абразивного износа заключается в разрушении металла твердыми зёрнами механических примесей в процессе добычи, транспортировки, хранения и переработки со значительной скоростью на поверхность, при пластической деформировании и микрорезании трущихся поверхностей под высокие давления.
1.2
Образование нефтяного шлама в оборудованиях нефтяной
промышленности
В процессе переработки пластового флюида на месторождении происходит отделение газов, механических примесей и выделение более легких углеводородных фракций. Но полноценной очистки нефти от всех вредный включений в ней не происходит, так как оборудование очистки неспособно провесит очистку от всех мелкодисперсных частиц механических примесей, взвешенные частички воды и кристаллических составляющих
АСПО. Из-за неполноценности очистки нефти происходит коагуляция воды, газов и более вязких частиц нефти, таких как парафины, асфальтены и смолы. В процессе смешивания АСПО и механических примесей происходит формируется нефтяного шлам. [10]
В наиболее упрощённом виде нефтяной шлам представляет собой устойчивые агрегатные многокомпонентные физико-химические системы,