ISBN 978-5-9961-0325-6
В учебном пособии рассмотрены физико-химические основы и
технология основных процессов подготовки пластовой нефти на
промысле. <...> Материальный баланс первой ступени сепарации нефти .............. 124 <...> Материальный баланс второй ступени сепарации нефти .............. 133 <...> Материальный баланс конечной ступени сепарации нефти ......... 140 <...> Схема нефтяной залежи антиклинального типа:
1 – внутренний контур газоносности; 2 – внешний контур газоносности;
3 – внутренний контур нефтеносности; 4 – внешний контур нефтеносности
Поверхность раздела газа и нефти – газонефтяной контакт. <...> Линия пересечения поверхности водонефтяного контакта с
подошвой пласта – внутренний контур нефтеносности, с кровлей –
внешний контур нефтеносности. <...> Обычным спутником нефти в нефтяных залежах являются
пластовые воды, которые обычно находятся в пониженных частях пласта. <...> Пластовые воды, находящиеся в нижней части продуктивных
пластов, называются подошвенными, объѐм которых обычно в десятки и
сотни раз больше нефтяной части. <...> Пластовые воды, простирающиеся на
большие площади за пределами залежи, называются краевыми. <...> С увеличением обводненности залежи эффективная проницаемость
для нефти снижается, а для воды увеличивается, поэтому обычно при
обводнѐнности залежи более 20% эффективная проницаемость для нефти
резко снижается, а с 85% прекращается вообще, хотя в пласте нефть еще
есть. <...> По мере разработки месторождения давление в пласте (РП)
снижается, растворѐнный газ начинает выделяться из нефти. <...> Отношение
объема нефти в пластовых условиях к объему после полной дегазации
называется объѐмным коэффициентом нефти b:
b
VНАЧ
VКОН
12
Для нефти в пластовых условиях объѐмный коэффициент в первом
приближении можно определить по формуле:
b 1 0,003 Г О
Обычно объѐмный коэффициент нефти находится в пределах от 1,08
до 1,5, но иногда, при большом газовом факторе, может достигать
величины 3,5 и выше. <...> Для пластовой воды объѐмный коэффициент находится <...>
savchenkov-a.l.khimicheskaja-tekhnologija-promyslovoj-podgotovki-nefti.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
А. Л. Савченков
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ
НЕФТИ
Учебное пособие
Тюмень
ТюмГНГУ
2011
Стр.1
УДК 665.62 (075.8)
ББК 35.514я73
С 13
Рецензенты:
доцент, кандидат химических наук Г. К. Севастьянова
доцент, кандидат технических наук Г. Н. Шигабаева
С 13
Савченков, А. Л.
Химическая технология промысловой подготовки нефти :
учебное пособие / А. Л. Савченков. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2011. –
180 с.
ISBN 978-5-9961-0325-6
В учебном пособии рассмотрены физико-химические основы и
технология основных процессов подготовки пластовой нефти на
промысле. Изложены особенности работы и методы
технологического расчѐта нефтепромыслового оборудования.
Рассмотрен пример расчѐта установки подготовки нефти.
Пособие предназначено для курсового и дипломного
проектирования студентов, обучающихся по направлению 240100
«Химическая технология».
УДК 665.62 (075.8)
ББК 35.514я73
ISBN 978-5-9961-0325-6
© Государственное образовательное
учреждение высшего
профессионального образования
«Тюменский государственный
нефтегазовый университет», 2011
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................................. 5
1. Нефтяные залежи и месторождения ......................................................... 6
1.1. Формы залегания нефтяных залежей ..................................................... 6
1.2. Свойства продуктивных пластов ............................................................ 9
1.3. Условия залегания нефти в пласте ....................................................... 11
1.4. Физико-химические свойства пластовых флюидов ........................... 12
2. Разработка месторождений ...................................................................... 20
2.1. Потенциальная энергия нефтяного пласта .......................................... 20
2.2. Режимы работы залежей ........................................................................ 21
3. Устройство нефтяной скважины ............................................................ 24
4. Способы добычи нефти ............................................................................. 27
5. Методы воздействия на нефтяные пласты ........................................... 34
5.1. Методы поддержания пластового давления ........................................ 34
5.2. Методы повышения проницаемости пласта и призабойной зоны .... 36
5.3. Методы повышения нефтеотдачи пластов .......................................... 38
6. Физико-химические требования к товарной нефти ........................... 39
7. Система промыслового сбора и подготовки нефти ............................ 43
8. Сепарация нефти от газа .......................................................................... 48
8.1. Вертикальные сепараторы ..................................................................... 50
8.2. Горизонтальные сепараторы ................................................................. 51
8.3. Показатели работы сепараторов ........................................................... 54
8.4. Технологический расчѐт сепаратора .................................................... 55
8.4.1. Материальный баланс процесса сепарации................................. 56
8.4.2. Пропускная способность сепаратора по газу .............................. 57
8.4.3. Пропускная способность сепаратора по нефти ........................... 59
8.5. Гидроциклонные сепараторы ................................................................ 63
8.6. Сепараторы с предварительным отбором газа .................................... 66
8.7. Трѐхфазные сепараторы ........................................................................ 68
9. Обезвоживание нефти ............................................................................... 69
9.1. Нефтяные эмульсии ............................................................................... 69
9.2. Природные эмульгаторы ....................................................................... 71
9.3. Физико-химические свойства нефтяных эмульсий ............................ 74
9.4. Деэмульгаторы........................................................................................ 78
9.4.1. Поверхностная активность деэмульгаторов ................................ 78
9.4.2. Химическое строение деэмульгаторов ........................................ 80
9.4.3. Оценка эффективности деэмульгаторов ...................................... 85
9.5. Методы разрушения нефтяных эмульсий............................................ 88
9.6. Аппараты для обезвоживания нефти ................................................... 94
9.6.1. Резервуары-отстойники ................................................................. 94
9.6.2. Отстойники ..................................................................................... 96
3
Стр.3
9.6.3. Подогреватели-деэмульсаторы ..................................................... 99
9.6.4. Электродегидраторы .................................................................... 101
9.7. Технологический расчѐт отстойника ................................................. 104
9.7.1. Диаметр отстойника ..................................................................... 104
9.7.2. Длина отстойника ......................................................................... 106
9.7.3. Пропускная способность отстойника......................................... 109
9.8. Технологический расчѐт электродегидратора................................... 110
10. Технологическое проектирование объектов сбора
и подготовки нефти ............................................................................... 112
10.1. Общие положения .............................................................................. 112
10.2. Сепарационные установки ................................................................ 113
10.3. Дожимные насосные станции ........................................................... 114
10.4. Центральный пункт подготовки нефти ............................................ 115
10.5. Установки предварительного сброса воды...................................... 116
10.6. Установки подготовки нефти ............................................................ 117
11. Принципиальные технологические схемы установок
подготовки нефти ................................................................................... 118
11.1. Технологическая схема установки предварительного
сброса воды (УПСВ) .......................................................................... 118
11.2. Технологическая схема установки подготовки нефти (УПН) ....... 119
11.3. Технологическая схема установки стабилизации нефти ............... 122
12. Технологический расчёт установки подготовки нефти ................. 123
12.1. Исходные данные ............................................................................... 123
12.2. Материальный баланс первой ступени сепарации нефти .............. 124
12.3. Материальный баланс предварительного обезвоживания нефти . 130
12.4. Материальный баланс второй ступени сепарации нефти .............. 133
12.5. Материальный баланс глубокого обезвоживания нефти ............... 137
12.6. Материальный баланс конечной ступени сепарации нефти ......... 140
12.7. Материальный баланс установки подготовки нефти ..................... 145
12.8. Технологический расчѐт основного оборудования ........................ 155
12.8.1. Расчѐт сепаратора первой ступени сепарации ........................ 155
12.8.2. Расчѐт отстойника ...................................................................... 158
12.8.3. Расчѐт сепаратора второй ступени сепарации ........................ 164
12.8.4. Расчѐт электродегидратора ....................................................... 165
12.8.5. Расчѐт сепаратора конечной ступени сепарации .................... 168
12.9. Расчѐт вспомогательного оборудования .......................................... 170
12.9.1. Расчѐт трубчатой печи ............................................................... 170
12.9.2. Расчѐт резервуара для товарной нефти .................................... 173
12.9.3. Расчѐт насоса для товарной нефти ........................................... 173
12.9.4. Расчѐт насоса для откачки пластовой воды ............................. 176
Список литературы...................................................................................... 178
4
Стр.4
ВВЕДЕНИЕ
Нефтепромысловые предприятия и организации стабильно
приглашают на работу химиков-технологов. На этих предприятиях
студенты ежегодно проходят производственную и преддипломную
практику. Установки промысловой подготовки нефти являются объектами
курсового и дипломного проектирования. Это связано с тем, что процессы
подготовки нефти на промыслах тесно связаны с химической технологией.
Нефть представляет собой сложную многокомпонентную природную
смесь, состоящую из парафиновых, нафтеновых, ароматических
углеводородов, гетероатомных соединений, смол, асфальтенов и других
компонентов. Кроме этого, в пластовой нефти содержатся различные газы,
пластовая вода, неорганические соли, механические примеси.
При проектировании основного оборудования установок подготовки
нефти возникают задачи по определению физико-химических свойств
нефти, попутного нефтяного газа, пластовой воды, их смесей, расчѐту
фазового равновесия многокомпонентных углеводородных систем,
составлению материальных балансов.
Процессы обезвоживания пластовой нефти связаны с разрушением
водонефтяных эмульсий, образование которых обусловлено
поверхностными явлениями в присутствии природных эмульгаторов.
Эффективность обезвоживания нефти зависит от химического строения и
свойств специально синтезированных поверхностно-активных веществ –
деэмульгаторов.
Студенты, обучающиеся по направлению «Химическая технология»
и изучающие такие дисциплины, как «Неорганическая химия»,
«Органическая химия», «Химия нефти», «Коллоидная химия», «Процессы
и аппараты химической технологии» более подготовлены к изучению и
проектированию технологических процессов промысловой подготовки
нефти.
В пособии изложены основы физики пласта, методы и способы
добычи нефти. Подробно рассмотрены теоретические вопросы основных
технологических стадий подготовки нефти. Отражены особенности
устройства и принципа работы основного нефтепромыслового
оборудования.
Приведѐн пример расчѐта установки промысловой подготовки
нефти. Изложена методика составления материальных балансов отдельных
аппаратов и всей установки, способы расчѐта производительности и
основных технологических параметров оборудования.
5
Стр.5