Голубенкова Е.В., д.т.н., профессор Стеблев Ю.И., Нурмиева В.А., Кисняркин Д. И.
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический
университет»
Самара Россия (443100 Россия, г. Самара, ул., Молодогвардейская дом 244)
Автоматизированная система управления установки предварительного сброса воды
Предварительный сброс воды является
промежуточной, но не мало важной операцией в общем технологическом процессе
подготовки нефти до товарных кондиций и очистки дренажных вод до норм,
позволяющих осуществлять их закачку в пласт. Поэтому, одним из важнейших
показателей эффективности работы установок предварительного сброса
является качество получаемой из них нефти и воды, а так же
полная автоматизация системы.
Установка предварительного сброса воды УПСВ предназначена для
разделения трехфазной газожидкостной эмульсии на нефть, попутный нефтяной газ и
подтоварную воду. УПСВ
состоит из следующих основных комплексов оборудования:
·
Узел
сепарации;
·
Резервуарный
парк;
·
Насосный
блок.
Узел
сепарации может иметь несколько ступеней сепарации с применением различного
типа оборудования.
Резервуарный парк состоит из одного или нескольких резервуаров, вместимостью от нескольких сотен до десятков тысяч м3 жидкости. В основном употребляются вертикальные стальные резервуары РВС.
Насосный блок может содержать как нефтяные, так и водяные насосы разных типов (плунжерные, центробежные, шестеренчатые и т.д.). Наибольшее распространение получили центробежные насосы типа ЦНС. При сравнительно небольших габаритах они обеспечивают высокую производительность и напор жидкости, а при необходимости параметры работы регулируются за счет уменьшения или увеличения рабочих колес.
Дожимная
насосная станция УПСВ включает в себя следующие объекты:
·
установка предварительного отбора газа – УПОГ;
·
нефтегазосепараторы НГС;
·
газосепараторы ГС;
·
отстойники ОГ-200;
·
буферные емкости БЕ;
·
пункт налива нефти;
·
блок подпорной насосной станции – насосная пластовой воды (БПНС) –
(НПВ);
·
насосный блок внешнего транспорта (НВП);
·
узел учета нефти (УУН);
·
факельное хозяйство (ФВД – факел высокого давления, ФНД – факел
низкого давления);
·
резервуарный парк включает в себя резервуары вертикальные стальные
(РВС):
РВС-1
нефтяной V-2000 м3, РВС-2,3 подтоварной воды V-5000 м3.
Исходным сырьем для
ДНС-УПСВ является водонефтегазовая эмульсия, поступающая с кустов добывающих
скважин. Поступающая водонефтегазовая эмульсия содержит повышенное количество
воды (до 96,6%) и растворенный попутный нефтяной газ. Содержание попутного
нефтяного газа колеблется от 35 м3/т до 100 м3/т и выше. Конечным продуктом
является обезвоженная нефть с содержанием воды до 3% (объемных долей).
Для отделения воды в
процессе подготовки нефти используется химический метод обработки нефтяной
эмульсии деэмульгатором, который ослабляет структурно-механическую прочность
слоев, обволакивающих глобулы воды, и способствует более глубокому расслоению
эмульсии.
Установка функционирует следующим образом. Со скважин месторождения, водонефтегазовая эмульсия, поступая на приемную гребенку, направляется в УПОГ, где предварительно подается деэмульгатор из расчета 0,035 кг/т, с помощью блока реагентного хозяйства. Его подача осуществляется дозировочным насосом НД из мерной емкости. Закачка деэмульгатора в мерную емкость осуществляется шестеренчатым насосом НМШ. Далее проходя УПОГ, где происходит сглаживание пульсаций давления эмульсии методом предварительного отбора газа, эмульсия поступает на первую ступень сепарации в нефтегазосепараторы НГС-1, НГС-2. Межфазный уровень «газ-жидкость» в НГС-1, НГС-2 регулируется контурами LIRC для поддержания уровня в сепараторах 0,7 м – 1,1 м, с воздействием на запорно-регулирующие механизмы с электроприводом РэмТЭК-02, установленные на линии выхода жидкости. При достижении в НГС-1, НГС-2 уровня жидкости 1,2 м. и более срабатывает визуальная и голосовая сигнализация на мониторе. Для качественной подготовки попутного нефтяного газа, сосуды ГС-1 и ГС-2 работают последовательно, вследствие этого выделившийся из газожидкостной смеси попутный нефтяной газ из НГС-1, НГС-2, поступает в газосепаратор ГС-1, далее газ поступает в ГС-2 и подается на ГКС а также газ поступает в ГС-3 под давлением 0,25 – 0,3 МПа. С ГС-3 попутный нефтяной газ идет по трубопроводу на газораспределительный пункт котельной. Излишки газа сжигаются на факеле высокого давления ФВД. В случае поступления жидкости из НГС-1, 2 в ГС-1, 2 и достижении уровня 1,2 м. и более срабатывает визуальная и голосовая сигнализация на мониторе.
После НГС-1, НГС-2 водонефтяная эмульсия под давлением 0,3 – 0,35 МПа направляется для отстоя в четыре параллельно работающих отстойника, где происходит окончательное разделение на нефть и воду в спокойном динамическом режиме. Уровень раздела фаз «нефть-вода» в отстойниках регулируется контурами LIRC №, с воздействием на запорно-регулирующие механизмы с электроприводом РэмТЭК-02, установленными на линии выхода воды для поддержания уровня в отстойниках 1,6 м – 3,0 м. При достижении в отстойниках межфазного уровня жидкости 2,9 м. и более срабатывает визуальная и голосовая сигнализация на мониторе.
Нефть из отстойников под давлением 0,16 – 0,23 МПа поступает в буферную емкость БЕ-1 или БЕ-2, а также имеется возможность перепустить нефть в резервуарный парк в РВС. При достижении в буферных емкостях БЕ-1, БЕ-2 уровня жидкости 2,2 м. и более срабатывает визуальная и голосовая сигнализация на мониторе.
В буферных ёмкостях БЕ-1, БЕ-2 нефть смешивается и направляется на приём нефтяных насосов в насосную внешней перекачки (НВП), оборудованную насосами ЦНС. Нефть из НВП через узел учёта нефти, оборудованный массомером «Micromotion», направляется по межпромысловому нефтепроводу.
Подтоварная вода из отстойников под давлением 0,16 – 0,23 МПа через нижние штуцера по трубопроводам поступает в РВС. При достижении в РВС верхнего аварийного уровня 10,5 м. срабатывает визуальная и голосовая сигнализация на мониторе. После холодного отстоя подтоварная вода с остаточным содержанием нефтепродуктов не более 40 мг/л, под воздействием гидростатического давления, поступает на прием насосов пластовой воды БПНС-НПВ, а оттуда подтоварная вода подается в систему ППД на БКНС.
Для контроля за работой установки, она
оборудуется следующими приборами:
·
датчиками
температуры подшипников;
·
электроконтактными
манометрами ЭКМ для контроля за давлением на приеме и выкиде насосов;
·
приборами
контроля за состоянием газо-воздушной смеси в помещении с включением
принудительной вентиляции, звуковой и световой сигнализации на щите КИПиА в
операторной УПСВ при превышении ПДК.
Показания
всех приборов выводятся на щит КИПиА. Для удобства обслуживания УПСВ контроль
можно осуществлять как в помещении нефтенасосной, так и в операторной УПСВ.
Параметры работы могут регулироваться как в ручном, так и в автоматическом
режиме.
Для
предотвращения движения жидкости через насосы в обратную сторону на выкиде
насосов установлены обратные клапана КОП и задвижки с электроприводом. В случае
отклонения параметров работы насосов от режимных происходит автоматическое
отключение насосов, срабатывает звуковая и световая сигнализация, и
электроприводные задвижки на выкиде закрываются.
Электродвигатели насосов также снабжены датчиками температуры подшипников.
Библиографический список
1) Учебный курс «Добыча нефти». Система сбора и подготовки нефти и газа – [Интернет ресурс] - http://zadocs.ru/matematika/24447/index.html
2) Установка предварительного сброса воды (УПСВ), Дожимная насосная станция (ДНС) - [Интернет ресурс] http://petrolibrary.ru/ustanovka-predvaritelnogo-sbrosa-vodyi-upsv-dozhimnaya-nasosnaya-stancziya-dns.html
3)
Технологический регламент
ДНС-УПСВ «Лемья» ЦДНГ-6