Системы сбора и подготовки нефти и газа состоят из разветвленной сети трубопроводов
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Системы сбора и подготовки нефти и газа состоят из разветвленной сети трубопроводов, замерных установок, сепарационных пунктов, резервуарных парков, установок комплексной подготовки нефти, установок подготовки воды, насосных и компрессорных станций. Трубопроводы от скважин до замерных установок называют выкидными линиями. Иногда сбор безводной и обводненной нефти, легкой и тяжелой осуществляется по разным нефтесборным коллекторам, чтобы исключить их смешивание.
Выбор системы сбора определяется условиями добычи нефти и газа на месторождении – составом и физическими свойствами нефти, устьевыми давлениями и температурами, газовым фактором, сеткой расположения скважин, рельефом местности.
Технологическая модель современной системы сбора промысловой продукции, транспорта и подготовки нефти и воды состоит из следующих элементов:
Элемент 1. Участок от устья добывающих скважин до групповых замерных установок (ГЗУ), здесь продукция скважин в виде трехфазной смеси (нефть, газ, вода) по трубопроводам перекачивается до узла первичного замера и учета продукции (выкидные линии).
Элемент 2. Включает участок от ГЗУ до дожимных насосных станций (ДНС), где продукция скважин разделяется на жидкую и газовую фазы (первая ступень сепарации). На данном участке возможно образование достаточно высокодисперсной водогазонефтяной эмульсии, стойкость которой будет зависеть от физико-химических характеристик конкретной нефти и воды (сборный коллектор).
Элемент 3. ДНС – газосборная сеть (ГСС). В этом элементе нефтяной газ из сепараторов, являющихся первой ступенью сепарации, отбирается в газосборную сеть под давлением узла сепарации.
Элемент 4. ДНС – УКПН. Данный элемент включает участок от ДНС до установки комплексной подготовки нефти (УКПН). В некоторых нефтяных регионах такой узел называют «центральный пункт сбора продукции» (ЦПС).
Элемент 5. ДНС – установка предварительного сброса воды (УПСВ). Часто данный элемент бывает совмещенным с одновременным отделением газа первой ступени сепарации; затем вода проходит доочистку до нужного качества.
Элемент 6. УПСВ – КНС. Отделившаяся вода необходимого качества и количества из емкостей УПСВ (отстойные аппараты) силовыми насосами подается на кустовую насосную станцию (КНС) для нагнетания в пласт.
Элемент 7. УКПН – установка подготовки воды. Этот элемент также является совмещенным, т.к. одна из ступеней используется для отделения и очистки водной фазы, а вторая – для разделения и разрушения эмульсии промежуточного слоя, которая накапливается в резервуарах товарного парка.
Элемент 8. Установка подготовки воды – КНС. Вся водная фаза (как сточная вода) с узла подготовки воды по отдельному трубопроводу транспортируется в этом элементе до кустовой насосной станции.
Элемент 9. КНС – нагнетательная скважина (пласт). На этом участке очищенная от механических примесей и нефтепродуктов сточная вода силовыми насосами КНС закачивается в нагнетательную скважину и далее в пласт.
В основу схем положено совмещение в системе герметизированного нефтегазосбора процессов транспорта и подготовки продукции скважин для ее последующего разделения в специальном оборудовании при максимальном концентрировании основного оборудования по подготовке нефти, газа и воды на центральных нефтесборных пунктах (ЦНП). Это дает возможность автоматизировать промысловые объекты с капитальными наименьшими вложениями.
Существует несколько вариантов унифицированных технологических схем.
1 ПЕРВОЕ ЗАДАНИЕ
Горизонтальный (рельефный) простой водопровод.
Параметры водопровода, свойства воды следующие:
Давления в сечениях 1 и 2 соответственно: P1 = 1,9 МПа; P2 = 1,4 МПа.
Высоты сечений над условным уровнем: z1 = 44 м; z2 = 42 м.
Длина трубопровода: L= 6800 м.
Диаметр трубопровода: D = 0,274 м.
Плотность воды: ρ = 1000 кг/м3.
Вязкость: μ = 0,001 Па·с.
Требуется: определить Q – объемный расход жидкости м3/сут.
Нужно полное решение этой работы?
Решение
При движении жидкости по трубопроводу происходит потеря давления по его длине, вызываемая гидравлическими сопротивлениями. Величина потерь давления зависит от диаметра трубопровода, состояния его внутренней поверхности стенок (гладкие, шероховатые), количества перекачиваемой жидкости и ее физических свойств. Закон сохранения энергии потока в трубопроводе выражается уравнением Бернулли:
P2-P1=0,5ρa2v22-a1v12+ρqz2-z1+∆Pmp (1.1)
где: ρ – плотность жидкости;
v1, v2 – средние скорости в соответствующих сечениях;
q – ускорение свободного падения;
a1, a2 – поправочные коэффициенты на неравномерность распределения скоростей по сечениям;
∆Pmp – потери давления между сечениями, связанные с работой сил трения.
Потери давления (напора) на трение зависят от диаметра трубопровода, состояния внутренней поверхности его стенок, количества прокачиваемой жидкости и ее физических свойств определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
∆P=P1-P2=λLDυ22ρ
(1.2)
или
∆H=H1-H2=λLDυ22
(1.3)
где: ∆P и ∆H – перепады давления (МПа) и напора (м), обусловленные трением.
λ - коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от режима и шероховатости стенок труб.
Коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле для ламинарного режима течения жидкости:
λ=64Re
(1.4)
Параметр Рейнольдса:
Re=υDρμ
(1.5)
Среднюю скорость потока выразить через объемный расход и сечение потока:
υ=QS=4QπD2
(1.6)
Коэффициент гидравлического сопротивления λ зависит от числа Рейнольдса и от неизвестного расхода Qж
.
Поэтому задачу решим графо – аналитическим методом, сущность которого сводится к следующему. Вначале задаются несколькими произвольными значениями расхода жидкости Qi, после чего определяют скорость потока:
υi=QiS=4QiπD2
Затем рассчитываем режим движения Re=υiDρμ и определяем коэффициент гидравлического сопротивления λ . После чего, подставляя все известные данные в формулу (1.3), находим для данного расхода потери напора в трубопроводе Hi и строим по найденным величинам зависимость Hi = f (Qi)
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
