Файл: Методические указания по выполнению практических работ для студентов направления 20. 04. 01 Техносферная безопасность.pdf

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт транспорта
Кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов»
ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕДОБЫЧИ
Методические указания по выполнению практических работ по курсу
для студентов направления
20.04.01 Нефтегазовое дело
программы «Техносферная безопасность»
всех форм обучения
Составители: Д.А.Черенцов, М.Ю. Земенкова
Тюмень
ТИУ
2022

Современные технологии систем сбора, подготовки и транспорта нефти и газа: Методические указания по выполнению практических работ для студентов направления 20.04.01 «Техносферная безопасность» про- граммы «Надежность и безопасность объектов транспорта углеводородных ресурсов» всех форм обучения /сост. Д.А. Черенцов, М.Ю. Земенкова;
Тюменский индустриальный университет. – Тюмень: Издательский центр
БИК, ТИУ, 2022.– 24 с.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры транспорта углеводородных ресурсов
« __ » апреля 2022 года, протокол №.
Аннотация
Методические указания по выполнению практических работ по дис- циплине «Современные технологии систем сбора, подготовки и транспорта нефти и газа» для студентов всех профилей и форм обучения направления
21.04.01 Нефтегазовое дело.
Настоящие методические указания представляют собой систему тео- ретических материалов, требований, форм контроля, критериев оценки и рекомендаций по выполнению практических работ по дисциплине «Со- временные технологии систем сбора, подготовки и транспорта нефти и га- за». Приведенные в методических указаниях рекомендации обеспечивают студента теоретической базой и помогают сформировать практические навыки необходимые для успешного усвоения материала дисциплины и выполнения практических работ.

3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………. 3
1. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
Анализ технологических схем систем сбора и подготовки углеводо- родного сырья…………………..…………………………………
5
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2
Анализ работы двухтрубной самотечной системы сбора нефти…
7
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3
Анализ работы герметизированных высоконапорных систем сбора
13
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4
Анализ систем промыслового сбора природного газа……....
20
Критерии оценки работы обучающегося…………………………
23
Список литературы……………………………………………………
23
ВВЕДЕНИЕ
Цель дисциплины - ознакомление студентов с процессами и обору- дованием, используемыми при эксплуатации систем сбора, подготовки и транспорта углеводородов, при ремонте, модернизации систем сбора, под- готовки и транспорта углеводородов. Знание правил, принципов и законо- мерностей научной, исследовательской и инженерной деятельности, прак- тики эффективного использования ресурсов и научной организации рабо- ты.
Задачи дисциплины:
– формирование навыков практического применения знаний в обла- сти проектирования, методик расчета, принципов работы систем сбора, подготовки и транспорта углеводородов и другого оборудования, приме- няемого в нефтегазовом хозяйстве.
– ознакомление студентов с процессами и оборудованием, использу- емыми при эксплуатации систем сбора, подготовки и транспорта углево- дородов.
Требования к результатам освоения дисциплины:
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
− назначение и принципы работы программного обеспечения, используе- мого в учебном процессе и профессиональной деятельности;
− методы и средства эксплуатации и обслуживания технологического оборудования, особенности технологических процессов транспорта и хранения сжимаемых сред;
− основные виды и содержание технологической и технической докумен- тации по эксплуатации нефтегазового оборудования;

4
− перечень прикладных программных продуктов для расчетов и построе- ния графических объектов при моделировании безопасных режимов.
Уметь:
− использовать компьютерные технологии для решения профессиональных задач, сбора и анализ информации, оформления отчётной и проектной документации, определять потенциальные опасности и угрозы информационной безопасности; использовать различные, в том числе программные средства по защите информационной безопасности; соблюдать основные требования информационной безопасности
− разрабатывать и осуществлять мероприятия, обеспечивающие надежность эксплуатации трубопроводов, применять законы, методы и средства эффективной эксплуатации и обслуживании технологического оборудования
− обобщать информацию и заносить в бланки документов;
− выполнять с помощью программного обеспечения типовые проектные работы.
Владеть:
− представлением о возможности использования информационных технологий; навыками использования программных средств для решения профессиональных задач; навыками работы с информацией в глобальных компьютерных сетях; навыками работы с компьютером как средством управления информацией
− навыками технологических и прочностных расчётов, используемых при эксплуатации и обслуживании технологического оборудования, методами и средствами эксплуатации и обслуживания технологического оборудования транспорта и хранения сжимаемых сред
− навыками составления отчетов, обзоров и «заявки на материально- техническое обеспечение» по эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования, опираясь на реальную ситуацию;
− навыками работы с использованием стандартных программных средств.

5
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
Анализ технологических схем систем сбора и подготовки углево-
дородного сырья
Цель практической работы: изучение общих положений о систе- мах сбора и подготовки углеводородного сырья.
Задачи практической работы:
1. Изучить теоретические основы, определяющие состав и обозначение
объектов схем сбора и подготовки нефти и газа.
2. Изучить технологическую схему сбора и подготовки нефти и газа.
3. Изучить технологию сбора и подготовки нефти и газа.
Порядок выполнения практической работы:
1. Изучить материалы теоретического раздела.
2. Изучить технологическую схему сбора и подготовки нефти и газа и определить наименования составляющих, согласно заданию.
3. Описать технологию сбора и подготовки нефти и газа.
4. Изучить герметизированные системы сбора нефтегазовых смесей и их классификацию
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Технологические процессы сбора и подготовки углеводородного сы- рья заключаются в последовательном изменении состояния продукции нефтяной скважины и отдельных её составляющих (нефть и газ), заверша- ющийся получением товарной продукции. Технологический процесс после разделения продукции скважины состоит из нефтяного и газового матери- альных потоков.
Технология сбора, очистки и использования пластовой воды является особым процессом, который обычно рассматривается отдельно. Техноло- гия сбора и обработки нефти и газа состоит из трёх последовательных эта- пов: 1) разделение; 2) сбор; 3) доведение нефти и газа до нормированных свойств, устанавливаемых стандартами. На третьем этапе нефтяной поток подвергается очистке от пластовой воды и минеральных солей и извлече- нию из него углеводородов для стабилизации нефти, что позволяет умень- шить потери углеводородов при хранении и транспорте. На этом же этапе из газового потока извлекаются тяжёлые углеводороды (отбензинивание) с целью получения товарного газа и сжиженных углеводородов. Следова- тельно, третий этап является завершающим этапом сбора нефти и газа.
Этот этап называют подготовкой нефти или газа.
Под технологической схемой сбора и подготовки нефти и газа по- нимается графическое изображение процесса разделения и последователь- ного и непрерывного изменения состояния материальных потоков углево- дородного сырья, завершающегося получением товарной нефти, товарного

6 газа и товарных сжиженных углеводородов.
Системы сбора и подготовки нефти и газа представляют комплекс последовательных и взаимосвязанных аппаратов, механизмов, машин и сооружений, обеспечивающих выполнение условий, предусмотренных в технологической схеме. Сбор и транспортировка нефти, газа и воды осу- ществляется по системе промысловых нефтепроводов, газопроводов, водо- водов. Под технологическими установками подготовки нефти, газа и во-
ды понимается комплекс оборудования и аппаратов, в которых непрерыв- но и последовательно осуществляются физико-химические процессы раз- рушения эмульсий, обезвоживание, обессоливания, удаление механиче- ских примесей, утилизации отходов. Завершающим этапом использования технологических установок является получение товарной продукции: нефти и газа для отправки в магистральный трубопровод, сточной воды для закачки в пласт.
При добыче нефти вместе с ней на поверхность извлекаются боль- шие объёмы пластовой высокоминерализованной воды, в нефтяном газе могут содержаться весьма вредные для здоровья людей и окружающей жи- вой природы сероводород и углекислый газ (содержание H
2
S в воздухе свыше 3 мг/м
3
опасно для жизни людей). Сброс пластовых вод без тща- тельной их очистки в открытые водоёмы и реки может привести к уничто- жению флоры и фауны. Не допускается также возможность контакта сточ- ных вод при их закачке в пласт с водами, добываемыми для хозяйственных и промышленных нужд. Нефтяной или природный газы, содержащие серо- водород и углекислый газ, обрабатываются на специальных очистных установках или получают из него элементарную серу.
До недавнего времени большинство нефтяных площадей обустраи- валось негерметизированными двухтрубными самотёчными системами сбора нефти, газа и воды, которые и до сих пор используются на старых площадях. В настоящее время все площади нефтяных месторождений, вступающих в разработку, обустраиваются, как правило, высоконапорны- ми (1-1,5 МПа) герметизированными и автоматизированными системами сбора нефти, газа и воды.
Существует несколько разновидностей герметизированных систем сбора нефтегазовых смесей:
1) системы сбора, зависящие от величины и конфигурации нефтя- ного месторождения;
2) системы сбора, зависящие от рельефа местности (ровная, гори- стая);
3) системы сбора, зависящие от физико-химических свойств нефти и нефтяных эмульсий, а также от климатических условий данного место- рождения;
4) системы сбора нефти, газа и воды, применяемые на морских ме- сторождениях.

7
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2
Анализ работы двухтрубной самотечной системы сбора нефти
Цель работы: изучение общих положений, технологических схем двухтрубных самотечных систем сбора нефти с его составляющими.
Задачи практической работы:
1. Изучить теоретические основы самотечной системы сбора нефти
2. Изучить схему самотёчной двухтрубной системы сбора нефти: состав и
обозначение объектов.
3. Изучить классификацию и технологию работы замерно-сепарационного
оборудования.
4. Проанализировать работу самотёчной системы сбора нефти как с инди-
видуальным, так и групповым замерно-сепарационным оборудованием.
Порядок выполнения практической работы:
1. Изучить материалы теоретического раздела.
2. Изучить схему самотёчной двухтрубной системы сбора нефти и опреде- лить наименования составляющих.
3. Описать работу замерно-сепарационного оборудования.
4. Сделать выводы о достоинствах и недостатках при работе самотёчной си- стемы сбора нефти как с индивидуальным, так и групповым замерно- сепарационным оборудованием.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
При самотёчной системе сбора нефть от устьев скважин транспортиру- ется по выкидным линиям до сборных пунктов за счёт давления, создаваемо- го разностью геодезических отметок. При самотёчной системе сбора объём продукции каждой отдельной скважины можно измерить как в индивидуаль- ных, так и в групповых замерно-сепарационных установках.
На рисунке 1, а показана схема индивидуальной замерно- сепарационной установки (ИЗУ) самотёчной системы, а на рисунке 1, б – групповая замерно-сепарационная установка (ГЗУ). На рисунке 1 показаны оборудование и приборы, используемые соответственно в индивидуальных и групповых замерно-сепарационных установках самотёчной системы сбора нефти, газа и воды.
Индивидуальная замерно-сепарационная установка самотёчной систе- мы сбора (рис. 1, а) работает следующим образом. Нефть и газ от скважин поступают в ИЗУ 2, расположенную в непосредственной близости от устья скважин 1. Отделившиеся от газа в ИЗУ нефть и вода поступают в самотёч- ные выкидные линии 4, а затем в участковые негерметизированные резерву- ары 5 сборного пункта СП. Из резервуаров 5 нефть забирается насосом 6 и подаётся по сборному коллектору 7 в сырьевые резервуары УПН 8. При со-

8 ответствующем рельефе местности иногда сборный коллектор 7 также дела- ют самотёчным. Отстоявшаяся от нефти вода в резервуарах 5 сбрасывается в канализацию или вместе с нефтью (в виде эмульсии) транспортируется до сырьевых резервуаров УПН 8. Отсепарированный от нефти газ в трапе ИЗУ 2 под собственным давлением транспортируется по сборному газопроводу 3 на
ГПЗ (если он имеется) или на КС (если площадь месторождения большая), которая подаёт его также на ГПЗ или на собственные нужды промысла.
Рисунок 2 - Схема самотёчной двухтрубной системы сбора нефти:
а – индивидуальная замерно-сепарационная установка (ИЗУ): 1 – скважины;
2 – индивидуальные замерные установки (ИЗУ); 3 – газопроводы; 4 – выкидные самотёчные линии; 5 – участковые негерметизированные резервуары; 6 – насос; 7 – сборный коллектор; 8 – сырьевые резервуары; б – групповая замерно- сепарационная установка (ГЗУ): 1 – скважины; 2 – выкидные самотёчные линии; 3
– групповая замерная установка; 4 – сборный самотёчный коллектор; 5 – участко- вые негерметизированные резервуары; 6 – насос; 7 – сборный коллектор; 8 – сырь- евые резервуары; 9 – сборный газопровод
ГЗУ самотёчной системы сбора 3, в отличие от ИЗУ, располагается вдали от скважин 1 (рис. 1, б) и работает следующим образом. Нефть, газ и вода, добываемые из скважины 1, по выкидным самотёчным линиям 2 дли- ной от 1 до 2 км направляются под давлением на устьях скважин на ГЗУ 3, где они разделяются и измеряются их объёмы.

9
Рисунок 3 – Схема замерно-сепарационной установки самотёчной систе- мы сбора нефти: а – индивидуальная замерно-сепарационная установка: 1 – трап
(сепаратор); 2 – мерник; 3 – регулятор уровня; 4 – предохранительный клапан; 5
– регулятор дав-ления «до себя»; 6 – заглушка для пропарки выкидной линии и трапа от парафина; 7 – основание для мерника; 8 – выкидная самотёчная линия; б – групповая замерно- сепарационная установка: 1 – выкидные линии; 2 – распределительная ба- тарея; 3 – трап первой ступени; 4 – трап второй ступени; 5 – самотёчный коллек- тор; 6 – мерник; 7 – регулятор уровня; 8 – замерный трап; 9 – замерная диафраг- ма; 10 – регулятор давления «до себя»

10
После ГЗУ 3 нефть и вода по сборному самотёчному трубопроводу 4 поступают в участковые негерметизированные резервуары 5 сборного пункта, а из них насосом 6 подаются по сборному коллектору 7 в сырьевые резервуары 8 (УПН). Отсепарированный в трапах газ на ГЗУ 3 под соб- ственным давлением по сборному газопроводу 9 транспортируется на ГПЗ
(если он имеется) или на компрессорную станцию КС. К сборному газо- проводу 9 можно подключить несколько ГЗУ 3.
На рисунке 2, а представлена самотёчная схема индивидуально- замерной сепарационной установки ИЗУ, а на рисунке 2, б – групповая за- мерно-сепарационная установка ГЗУ.
На индивидуально-замерной сепарационной установке (рис. 2, а) в непо-средственной близости от скважины монтируется трап 1 и на основа- нии 7 мерник 2, служащий для измерения количества нефти и воды, посту- пающих из скважины. При гористой местности мерник 2 можно устанав- ливать на поверхности земли, а при ровной местности – на высоком осно- вании 7, создающем условия для движения нефти и воды по самотёчной выкидной линии 8 к участковому сборному пункту промысла.
На групповую замерную установку 3 (рис. 2, б) в отличие от ИЗУ по- ступает продукция нескольких скважин, которая через распределительную батарею 2 направляется в трап первой ступени 3, а из него перепускается в трап второй ступени 4. Газ, выделившийся из нефти в трапе 3, в котором поддерживается давление до 0,6 МПа, проходит регулятор давления «до себя» 10 и направляется в общую газосборную сеть 9. Газ, выходящий из трапа второй ступени 4, обычно используется для отопления или сжигается в факелах. Объёмы нефти и воды, поступающие от отдельных скважин на
ГЗУ, измеряются путём переключения задвижек на распределительной ба- тарее 2 в замерном трапе 8 или мернике 6, а газа – при помощи диафрагмы
9 и самопишущего прибора.
Анализ работы самотёчной системы сбора нефти как с индивидуаль- ным, так и групповым замерно-сепарационным оборудованием приводит к следующим выводам:
1. Самотёчные нефтепроводы работают за счёт напора, создаваемо- го разностью геодезических отметок в начале и в конце нефтепровода, по- этому мерник должен быть поднят над уровнем земли, а в условиях гори- стой местности необходимо выбрать соответствующую трассу нефтепро- водов, чтобы обеспечить нужный напор, а, следовательно, и их пропуск- ную способность.
2. При самотёчной системе необходимо осуществлять глубокую се- парацию нефти от газа для предотвращения возможного образования в нефтепроводах газовых «мешков», существенно снижающих пропускную способность нефтепроводов.