Все разделы / Нефтяная промышленность /


Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы

За деньгиЗа деньги (4999 руб.)

Модернизация Системы сбора и подготовки газа и нефти. Газосепаратор ГС–1–8.8–800-2-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Дата закачки: 12 Июля 2016
Продавец: Mechanical engineer oil and gas
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС, Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: ИНиГ

Описание:
Целью дипломного проекта является модернизация системы сбора нефти и газа. Проект состоит из пояснительной записки и чертежей.
В пояснительной записке приведено описание системы сбора и подготовки нефти и газа, назначение и классификация сепараторов, патентно-информационный обзор. Рассмотрены основные свойства и виды дросселей. Основой модернизации газосепаратора ГС-1-8.8-800-2 является установка предохранительного клапана в верхнюю крышку, также перед сепаратором для регулировки давления на входе установлен дроссель. Использование предохранительного клапана поможет избежать возможность взрыва и повысит безопасность обслуживающего персонала. Использование дросселя поможет регулировать давление газа на входе и избежать возникновение излишнего давления в сепараторе. В конструкторской части выполнены основные расчеты. Проект рассмотрен с точки зрения безопасности, рассчитана экономическая выгода в результате модернизации.
В газонефтяном сепараторе происходят два основных процесса: отделение выделившегося свободного газа и выделение из нефти свободного и растворенного в ней газа. Так как выделение основной массы свободного газа из нефти закончилось перед входом в сепара¬тор, то может оказаться эффективным предварительный отбор этого газа из газожидкостного потока и раздельный ввод фаз в сепаратор
Осадительная секция. В этой секции в газонефтяных сепараторах происходит дополнительное выделение пузырьков газа из нефти. В газовых сепараторах жидкость в дан¬ной секции отделяется под действием гравитационных сил, а газ движется в со¬суде с относительно низкой скоростью. В газовых сепараторах некоторых кон¬струкций для снижения турбулентности применяют различные устройства—пла¬стины, цилиндрические и полуцилиндри¬ческие поверхности.
В газонефтяных сепараторах для ин¬тенсификации процесса выделения сво¬бодного и растворенного газа из нефти применяют наклонно расположенные пло¬скости. При этом поток нефти должен плавно, без брызг сливаться в нижнюю часть сепаратора.
Секция сбора жидкости. Служит для сбора жидкости, из которой почти пол¬ностью в предыдущих секциях выделился газ при температуре и давлении в сепа¬раторе. Однако некоторое количество газа в ней имеется. Для сепараторов, в кото¬рых разделяются газ и легкие углеводо¬роды, содержащиеся в жидкой фазе, объем данной секции выбирают так, чтобы он позволил удержать отсепарированную жидкость в течение времени, необходимого для выхода пузырька газа на поверхность и вторичного попадания в газовый поток. Иссле¬дованиями института Гипровостокнефть установлено, что основная часть уносимого с нефтью газа находится в растворенном состоянии. Некоторые авторы утверждают, что газ, уносимый с нефтью, весь находится в свободном состоянии. В действительности в уходящей из сепаратора нефти содержится как растворенный, так и свободный газ.
Общую величину удельного уноса газа с нефтью можно оценить по коэффициенту сепарации, значение которого в гидроциклонных сепараторах составляет 0,99, т. е. 0,01 газа от потенциального содержания уносится с нефтью из сепаратора, причем основная часть уносимого газа (около 90%) находится в растворенном состоя¬нии, а меньшая (около 10% от величины уноса, или около 1% в ра¬бочих условиях от объема нефти) — в свободном состоянии.
Очевидно, что в зависимости от условий сепарации, а также от совершенства конструкций газонефтяного сепаратора соотноше¬ние растворенного и свободного газа в составе уносимого с нефтью газа может быть больше или меньше указанных величин. При этом увеличение площади контакта фаз (поверхности аппарата или слив¬ных полок) даже в 5—6 раз позволяет дополнительно выделить из нефти только 10—15% газа от общего количества, остающегося в ней.
Увеличение времени пребывания нефти в сепараторе в 5—6 раз также практически не увеличивает отбора газа. Если растворенный газ, который должен был выделиться из нефти при данных термо¬динамических условиях сепарации, не выделился при движении, нефти тонким слоем по стенкам аппарата или сливным полкам, то попав в нефтяную зону под слой жидкости, он выделяется незначи¬тельно.
Выделение растворенного газа интенсифицируется эффектив¬ным разделением фаз на входе в сепаратор путем турбулизации газо¬нефтяной смеси, способствующей более быстрому образованию и выделению из нефти пузырьков газа и дальнейшего высокоэффек¬тивного разделения фаз в поле центробежных сил.
Выделение свободного газа из слоя нефти интенсифицируется многократным обновлением поверхности контакта фаз на границе уровня жидкости в аппарате путем перемешивания жидкости с по¬мощью перегородок или применения других устройств с последу¬ющей подачей жидкости на сливные полки.
Секция каплеулавливания. Предназначена для улавливания ча¬стиц жидкости в уходящем из сепаратора газе. Секция состоит обычно из отбойных устройств (насадок) различного вида — керамических колец, жалюзи, пакетов из плетеной проволочной сетки и т. д. Крите¬рием эффективности отделения капельной жидкости от газа является величина удельного уноса жидкости, которая должна находиться в пределах от 10 до 50 мг/м3 газа.
Эффективность работы отбойных насадок зависит от нескольких факторов, основными из которых являются: допустимая скорость набегания газа, определенное количество жидкости, поступающей с газом, равномерная загрузка насадки по площади ее поперечного сечения.
Кроме функций, выполняемых описанными секциями, в кон¬струкциях сепараторов должны предусматриваться элементы, пре¬дотвращающие образование пены и гасящие ее, а также снижающие вредное влияние пульсации газожидкостного потока на сепарацию нефти и газа. Предотвращение пульсации особенно актуально для газонефтяных сепараторов, устанавливаемых в системе сбора нефти.
Эксплуатация сепараторов показывает, что часто из них вместе с газом выносится значительный объем жидкой фазы при скоростях газа, значительно меньших допустимых. Это связано с тем, что над поверхностью нефти появляется значительный слой малоподвиж¬ной пены, который постепенно перекрывает зону входа газонефтяного потока.
Следует различать два важных момента образования пены: до сепаратора и в самом сепараторе. Образование пены до сепаратора необходимо связывать с течением газонефтяных смесей по сборным трубопроводам.
В движущемся газонефтяном потоке при снижении давления из раствора непрерывно выделяется газ в виде отдельных пузырьков на поверхности которых образуется мономолекулярный слой из поверхностно-активных веществ, смол и асфальтенов, в больших объемах содержащихся в нефти. Этот слой резко снижает поверхност¬ное натяжение нефти на границе с газом и придает устойчивость образующейся газонефтяной эмульсии.
Образование пены в сепараторе связано с характером ввода газо-нефтяной смеси в сепаратор, с условиями ее подачи на сливные полки, а также с наличием в нефти пенообразующих веществ. Ввод газонефтяной смеси в аппарат с большим перепадом давления (со¬ответственно, с большой скоростью) на сливные полки способствует образованию пены. Пенообразование усиливается также при паде¬нии жидкости на слой нефти в аппарате и зависит от свойств нефти. Чем меньше поверхностное натяжение жидкости, тем интенсивнее пенообразование и тем устойчивее пена. Тяжелые нефти более склонны к ценообразованию, чем легкие.
«Пенный режим» в сепараторах создается также тогда, когда не созданы условия для выделения свободного газа, попавшего в нефтяную зону. Вспенивание нефти значительно снижает произво¬дительность газонефтяных сепараторов по нефти и газу.
Можно предложить следующие мероприятия по предотвращению или снижению пенообразования: создание раздельного потока газа и нефти на подходе к сепаратору, плавный ввод газонефтяной смеси на сливные полки, отвод нефти с полок под уровень жидкости в сепа¬раторе, применение отбойников, решеток. Методы частичного или полного разделения пены: отстой, перемешивание, нагрев, обработка химикалиями. Отстой предусматривает разрушение пены под дей¬ствием сил тяжести; перемешивание — механическое разрушение при помощи устройств различного рода; нагрев нефти до определен¬ной температуры снижает поверхностное натяжение, что облегчает выделение пузырьков газа. Химикалии снижают поверхностное натяжение нефти и способствуют удалению из нее свободного газа, в результате чего уменьшается склонность нефти к вспениванию. Добавление поверхностно-активных веществ способствует снижению вязкости эмульсии и уменьшению пенообразования.
Как сказано выше, особое внимание следует уделять предот¬вращению вредного влияния пульсации газонефтяного потока на сепарацию нефти и газа.
Известно, что эффективность работы газонефтяных сепараторов зависит от характера движения газонефтяной смеси в подводящем трубопроводе. В последнем может наблюдаться движение газовых и жидкостных пробок. Это вызывает значительную пульсацию в трубопроводе и неравномерную подачу газонефтяной смеси в сепа¬раторы.
Газонефтяной сепаратор подвергается кратковременным перегруз¬кам по жидкости в период поступления жидкостных пробок и пере¬грузкам по газу — в период поступления газовых пробок. Размеры пробок зависят от количественного соотношения газа и жидкости, рельефа местности, диаметра труб и некоторых других условий.
При движении газожидкостных смесей по трубопроводам можно выделить высокочастотные микропульсации и низкочастотные макро-пульсации. Существование высокочастотных микропульсаций свя¬зано со структурой двухфазного потока.
Как известно, пульсация давления или расхода характеризуется амплитудой и частотой. Для промысловой практики наиболее инте¬ресны низкочастотные пульсации, имеющие большую амплитуду. Возникновение низкочастотных макропульсаций в большинстве случаев обусловлено накоплением жидкости в трубопроводе и перио¬дическим ее выбросом потоком газа. Необходимо отметить, что не¬равномерность подачи нефти и газа в сепаратор зависит также от характера подачи нефтяных скважин.
Перегрузки газонефтяных сепараторов по нефти и газу могут привести к осложнениям в работе сепараторов, так как способствуют значительному уносу газа с нефтью и жидкости с газом.
Возможны следующие мероприятия, направленные на уменьше¬ние вредного влияния неравномерной подачи газонефтяной смеси в сепаратор на качество сепарации нефти и газа:
1. увеличение объема сепаратора;
2. изменение режима движения газожидкостной смеси в под-водящих трубопроводах и, в частности, достижение расслоенного режима движения нефти и газа. Этот принцип частичного гашения пульсации реализован в трубном сепараторе;
3. равномерный ввод нефти и газа в сепаратор с помощью кол-лектора — гасителя пульсации.
Для лучшей очистки газа иногда применяют двухступенчатую сепа-рацию, пропуская газ через два сепаратора, включенных последова¬тельно или параллельно. При последовательном включении в первом по ходу газа сепараторе осаждаются наиболее крупные и тяжелые частицы (вода, песок), а во втором — легкие (конденсат). При парал¬лельном включении уменьшается скорость движения газа в сепара¬торе и улучшается гравитационная очистка. В центробежных сепа¬раторах такого уменьшения скорости не требуется. Сепараторы различаются по рабочему давлению и номинальной пропускной способности.
Об эффективности работы сепараторов можно судить по чистоте газа после сепарации. Тщательной сепарацией можно свести к мини¬муму содержание капель жидкости и твердых примесей в газе. Содержание паров воды в газе можно уменьшить понижением темпе¬ратуры при сохранении высокого давления (условия, при которых происходит конденсация паров воды), т. е. выгодно осуществлять сепарацию при низкой температуре (вымораживание воды) и высоком давлении (сепаратор до штуцера). При размещении сепаратора после штуцера улавливаются капли конденсата, выпавшего в результате понижения температуры газа при дросселировании. Понижение давле¬ния газа требует увеличения поперечного сечения и в некоторых случаях уменьшения толщины стенки газосепаратора. Высокая скорость движения газа в канале штуцера вызывает дробление капель жидкости, что осложняет последующую сепарацию. При установке сепаратора до штуцера следует уменьшать размеры сепаратора, увеличивать толщину его стенок; при этом уменьшается количество паров воды, уносимых газом из сепаратора, исключается дробление капель жидкости в штуцере. Место установки сепаратора и число ступеней сепарации определяют после анализа конкретных условий работы. Газосепараторы размещают на поверхности земли, в земле, в колодцах или в специальном помещении. Для удаления накопив¬шихся осадков сепараторы периодически продувают путем открытия вентилей на отводных трубках. Жидкость выходит под действием давления в сепараторе. Продувку прекращают при появлении газа. Конденсат, улавливаемый в сепараторе, содержит ценные углеводо¬роды, которые можно использовать как топливо или как сырье для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Этот конденсат собирают в емкости, отстаивают, учитывают и полезно используют.


Коментарии: 6 Техническое предложение по модернизации системы сбора и подготовки газа.
В данной системе сбора и подготовки газа отсутствует возможность регулировать давление в газосепараторе, соответственно возникает возможность взрыва. Не смотря на то что давление гидроиспытания составляет порядка 12 МПа, необходимо принять меры для устранения данного недостатка. Ведь металл обладает свойством накапливать усталость, и соответственно будет терять свои прочностные свойства.
Первое, что мы можем предпринять для решения этой проблемы – установить регулятор давления перед газосепаратором. Но стандартные регуляторы давления с резиновой диафрагмой для этой цели не подходят, потому что в газе, поступающем из скважины, содержатся острые куски горной породы, которые будут резать резиновые диафрагмы. Следовательно, придется постоянно приостанавливать добычу, для замены этих элементов. Поэтому необходимо выбрать регулятор давления с поворотной металлической заслонкой. Для данной модернизации предлагаю взять дроссель.
Данный дроссель можно с помощью датчиков соединить с манометром и при повышении давления запорный орган будет поворачиваться на определенный угол. При падении давления запорный орган будет возвращаться в исходное положение. Главным плюсом данной конструкции является то, что металлическая заслонка жестко закреплена в двух валах на подшипниках и кусочки горной породы могут нанести лишь незначительные повреждения запорному органу. Управление, в случае выхода из строя датчиков, можно сделать ручным и опытным путем добиться нужной характеристики расхода.
Если по, каким-либо, причинам дроссель выйдет из строя и у нас снова не будет возможности регулировать давление поступающего газа. Я предлагаю установить предохранительный клапан в верхнюю крышку сепаратора. Данная модернизация не повлияет на качество работы газосепаратора. Так как газ будет стравливаться лишь в случае повышения давления до критического значения. Проведя патентно-информационный обзор, мы выбрали конструкцию предохранительного клапана по авторскому свидетельству №859736. Данная конструкция поможет добиться двойного регулирования расхода газа в случае избыточного давления. Основная сложность при конструировании данного клапана состоит в том, что нам необходимо выбрать пружину с очень большой максимальной силой. В стандартном варианте уплотнительные кольца делали из маслостойкой резины. Обуславливалось это тем, что такие клапана ставили на сосуды со сравнительно небольшим давлением. В нашем случае нам придется иметь дело с очень большой силой пружины. Существует большая вероятность, что при повышении давления эта пружина будет давить на запорный орган с такой силой, что запорный орган будет резать резиновые уплотнительные кольца, и клапан будет терять герметичность.
Чтобы избежать этого, я предлагаю выбрать материал, который меньше подвержен деформации, чем резина. Лучше всего для данной цели подойдет полиуретан. По цене он не намного дороже, чем резина, но намного долговечней и практичней. Он более пластичен и в то же время мягкий, что позволит надежно загерметизировать предохранительный клапан.
Что касается конструкции данного клапана, то главным ее плюсом является возможность двойного регулирования. Запорный орган 13 имеет малые размеры и обеспечивает небольшие сбросы (расходы) рабочей среды. Если же давление в системе повышается в большей степени, то чувствительный элемент 7 поднимается вверх на большую величину. При этом выбирается зазор между запорными органами 10 и 13, что приводит при дальнейшем подъеме чувствительного элемента к открытию канала 8, который имеет большие размеры, что обусловливает большую степень открытия устройства. Суммарное открытие запорных органов в этом случае непропорционально повышению давления, степень открытия клапана более высокая, что позволяет сбрасывать чрезмерное повышение давления из систем с большим рабочим объемом. При восстановлении величины рабочего давления в защищаемой системе чувствительный элемент 7 под действием рабочей пружины 6 опускается вниз. При этом сначала закрывается запорный орган 10, а потом запорный орган 13. В предохранительном клапане достигается непропорциональное увеличение проходного сечения при повышении давления в системе. Наличие двух запорных органов, открывающихся последовательно обеспечивает защиту систем с большими и малыми рабочими объемами. В первом случае сброс недопустимого давления достигается открытием обоих запорных органов, а во втором — откры-тием одного запорного органа меньших размеров.
Об эффективности работы сепараторов можно судить по чистоте газа после сепарации. Тщательной сепарацией можно свести к мини¬муму содержание капель жидкости и твердых примесей в газе. Содержание паров воды в газе можно уменьшить понижением темпе¬ратуры при сохранении высокого давления (условия, при которых происходит конденсация паров воды), т. е. выгодно осуществлять сепарацию при низкой температуре (вымораживание воды) и высоком давлении (сепаратор до штуцера). При размещении сепаратора после штуцера улавливаются капли конденсата, выпавшего в результате понижения температуры газа при дросселировании
В рассмотренной системе сбора и подготовки газа отсутствовала возможность регулирования давления. Проведенная модернизация помогла решить эту проблему. Был произведен патентный поиск по предохранительным клапанам различной конструкции. Был произведен прочностной расчет некоторых элементов системы.

 


Размер файла: 3,1 Мбайт
Фаил: Упакованные файлы (.rar)

 Скачать Скачать

 Добавить в корзину Добавить в корзину

        Коментариев: 0


Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, предложений нет. Рекомендуем воспользваться поиском по базе.

Сдай работу играючи!

Рекомендуем вам также биржу исполнителей. Здесь выполнят вашу работу без посредников.
Рассчитайте предварительную цену за свой заказ.



Страницу Назад

  Cодержание / Нефтяная промышленность / Модернизация Системы сбора и подготовки газа и нефти. Газосепаратор ГС–1–8.8–800-2-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Вход в аккаунт:

Войти

Перейти в режим шифрования SSL

Забыли ваш пароль?

Вы еще не зарегистрированы?

Создать новый Аккаунт




Сайт помощи студентам, без посредников!