Модернизация трехфазного горизонтального сепаратора 2 ступени (CPF-V-2030-1_2_3) в условиях Ванкорского месторождения-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

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. Отдельный раздел дипломного проекта посвящен описанию модернизированного горизонтального сепаратора СPF – 2030. В результате после проведения патентно-информационного обзора, была предложена иная идея и модернизации сепаратора. А именно, что изменилось, на вход эмульсии в сепаратор предложена установка распределительного устройства. Данное распределительное устройство, представляет собой сварную конструкцию, которая обеспечит стабилизацию потока жидкости, а также увеличит газовыделение, за счет увеличения площади соприкосновения жидкости с данной конструкцией. Т.е смесь при выходе в сепаратор, минуя распределительный треугольник, растекается по краям корпуса сепаратора, тем самым стабилизируя поток смеси, и уменьшая степень вспенивания. Согласно инструкции ЦПС, перед входом в сепаратор подается антивспениватель. И данная модернизация частично позволит сэкономить на приобретении антивспенивателей, концентрациях их очень мала, но в перерасчете на большой объем жидкости, проходящей через сепаратор, учитывая затраты на эти реагенты, даже 10% экономия на антивспенивателе в течении года будет составлять очень внушительные суммы. Кроме того, было принято решение установить перфорированную трубу на выход нефти, труба с отверстиями которая бы позволила увеличить поток извлекаемой нефти, за счет равномерного забора, по всему диаметру сепаратора, а также бы в определенной степени уменьшила концентрацию растворенного газа в нефти на выходе.
В конструкторской части приведены основные расчеты. Проект рассмотрен с точки зрения безопасности и экологичности, рассчитана экономическая выгода от применения модернизации.
Объем расчетно-пояснительной записки составляет 135 страниц. В них 33 рисунка, 2 графика, 9 таблиц, 33 источника использованной литературы. Графическая часть составляет 10 листов.
Начнем с того что, продукция скважин на месторождениях, представляет собой многофазную, многокомпонентную смесь, поэтому перед подачей в магистральный трубопровод, с целью рационального использования добываемой продукции скважины, используются технологические процессы, основанные на принципе разделения или сепарации смеси на жидкую и газовую фазы, в результате действия естественных сил – гравитационных, инерционных и других. Устройство для осуществления процессов разделения называются сепараторами.
Сепараторы являются обязательным элементом любой технологической схемы промысловой подготовки нефти и газа на нефтяных и газоконденсатных месторождениях.
Важнейшей характеристикой сепараторов, является их производительность. Одними из важных параметров , которые влияют на эффективность процесса сепарации и, как следствие, на производительность, является стабилизация нефти, пенообразование и разгазирование газожидкостой смеси.
Недостаточная стабилизация нефти, а также повышенное пенообразование, могут стать причиной повышения капельной нефти в отводящем газе, сохранению в нефти на выходе из сепаратора большого количества растворенного газа. Это объясняется тем, что появление слоя пены на границе нефть-газ затрудняет процесс разгазирования нефти. При определенной высоте этого слоя, кинетическая энергия пузырьков газа может быть недостаточной для преодоления механической прочности структурированных пленок нефти, образующих каркас пены. Все это ведет к потере производительности, а также потере полезного объема сепаратора.
Для того, чтобы предотвратить процесс пенообразования, используют различные пеногасители – химические реагенты, которые понижают степень пенообразования.
Изучив данный вопрос, было принято решение о модернизации сепаратора 2-ой ступени Ванкорского месторождения. Это горизонтальный трехфазный сепаратор, который находится на ЦПС Ванкор. Название по технологической схеме СPF – 2030, изготовлен данный сепаратор был предприятием дзержинскхиммаш. Основные характеристики этого сепаратора – рабочее давление 0,6 МПа, объем 215 кубометров, диаметр 4300.
Внутри сосуда установлены внутренние устройства – перфорированная перегородка, пеногаситель, узел размыва, переливная перегородка, узел выхода газа.
Как работал сепаратор до модернизации: газожидкостная смесь поступала в штуцер диаметром 700мм, к входному штуцеру была приварена труба под углом и поток разбивался об каплеотбойную пластину и падал вниз, после чего поток миновал перфорированную перегородку, и пеногаситель, где происходило снижение пенообразования и дополнительное газовыделение, после чего вода как наиболее тяжелая фаза осаживалась на дно и уходила через штуцер вывода воды, нефть как фаза, которая легче вода, переливалась через переливную перегородку и уходила в штуцер выхода нефти. Газ поднимался в вверх как самая легкая фаза, и уходил через штуцер выхода газа.
В результате после проведения патентно-информационного обзора, была предложена иная идея и модернизации сепаратора. А именно, что изменилось, на вход эмульсии в сепаратор предложена установка распределительного устройства.
Данное распределительное устройство, представляет собой сварную конструкцию, которая обеспечит стабилизацию потока жидкости, а также увеличит газовыделение, за счет увеличения площади соприкосновения жидкости с данной конструкцией. Т.е смесь при выходе в сепаратор, минуя распределительный треугольник, растекается по краям корпуса сепаратора, тем самым стабилизируя поток смеси, и уменьшая степень вспенивания.
Согласно инструкции ЦПС, перед входом в сепаратор подается антивспениватель. И данная модернизация частично позволит сэкономить на приобретении антивспенивателей, концентрациях их очень мала, но в перерасчете на большой объем жидкости, проходящей через сепаратор, учитывая затраты на эти реагенты, даже 10% экономия на антивспенивателе в течении года будет составлять очень внушительные суммы.
Кроме того, было принято решение установить перфорированную трубу на выход нефти, труба с отверстиями которая бы позволила увеличить поток извлекаемой нефти, за счет равномерного забора, по всему диаметру сепаратора, а также бы в определенной степени уменьшила концентрацию растворенного газа в нефти на выходе.
Была изучена безопасность и экологичность проекта, проведен экономический расчет, который указывает на то,что модернизация является экономически целесообразной. И может быть применена в других горизонтальных сепараторах.

Важнейшей характеристикой сепараторов, является их производительность. Одними из важных параметров , которые влияют на эффективность процесса сепарации и, как следствие, на производительность, является стабилизация нефти, пенообразование и разгазирование газожидкостой смеси.
Недостаточная стабилизация нефти, а также пенообразование, могут стать причиной повышения капельной нефти в отводящем газе, сохранению в нефти на выходе из сепаратора большого количества растворенного газа. Это объясняется тем, что появление слоя нефти на границе нефть-газ затрудняет процесс испарения нефти. При определенной высоте этого слоя, кине¬тическая энергия пузырьков газа может быть недостаточной для преодоления механической прочности структурированных пле¬нок нефти, образующих каркас пены. Все это ведет к потере производительности, а также потере полезного объема сепаратора.
Для того, чтобы предотвратить процесс пенообразования, используют различные пеногасители – химические реагенты, которые помимо понижения степени пенообразования, также позво¬ляют улучшить работу насосов и снизить пульсацию трубопро¬водов.
Изучив данный вопрос, было принято решение о модернизации сепаратора 2-ой ступени Ванкорского месторождения, которая заключается в установке стального распределительного устройства на вход в сепаратор.
Данное распределительное устройство, представляет собой сварную конструкцию, которая обеспечит стабилизацию потока жидкости, а также увеличит газовыделение, за счет увеличения площади соприкосновения жидкости с данной конструкцией.
Это позволит частично сэкономить на приобретении антивспенивателей, затраты на которые, в перерасчете на большой объем Кроме того, было принято решение установить перфорированную трубу на выход нефти, которая бы позволила увеличить поток извлекаемой нефти, за счет равномерного забора, по всему диаметру сепаратора, а также бы в определенной степени уменьшила концентрацию растворенного газа и воды в нефти на выходе. В данном дипломном проекте кратко приведены основные особенности системы cбора и подготовки скважинной продукции, основные сведения о существующих сепараторах, характеристики, принцип работы. Произведен краткий анализ отечественного и зарубежного рынка, проведен патентно –информационный обзор.
Задание на дипломное проектирование предусматривает модернизацию сепаратора второй ступени Ванкорского месторождения VDD-SLT-T-ME-EDS-CPF-2001, цель модернизации данного оборудования, заключается в установке распределительного устройства на вход смеси в сепаратор, а также установку перфорированной трубы на выход нефти.
В соответствии с целью работы поставлены и решены следующие задачи:
- спроектировано распределительное устройство на вход в сепаратор;
- спроектировано устройство в виде перфорированной трубы на выход нефти из сепаратора;
- произведен подбор материалов для деталей модернизации;
- произведены расчеты на прочность данных конструкций;
- разработаны мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности для проектируемого оборудования;
- произведен расчет экономической эффективности разработки и внедрения проектируемых конструкций.
Данная модернизация обеспечит стабилизацию потока жидкости, а также увеличит газовыделение, за счет увеличения площади соприкосновения жидкости с данной конструкцией, что в свою очередь приводит к увеличению производительности и позволяет частично сэкономить на приобретении антивспенивателей, затраты на которые, в перерасчете на большой объем жидкости, проходящей через сепаратор, могут составлять внушительные суммы.
Кроме того установка перфорированной трубы на выход нефти, позволит увеличить поток извлекаемой нефти, за счет равномерного забора, по всему диаметру сепаратора, а также, в определенной степени уменьшит концентрацию растворенного газа и воды, уносимой вместе с нефтью.
В результате проведения мероприятия по модернизации получен значительный экономический эффект. Доход за год предположительно составит 143 299 263 рублей, при капитальных затратах 35 625 465
Таким образом, данная модернизация показала свою целесообразность в применении на проектном уровне, и в перспективе может найти своё применение на производственных объектах.