Расчет материального баланса установки предварительного сброса воды

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-технологические аспекты функционирования узлов предварительного обезвоживания

1.1. Современная классификация и принципы работы УПСВ в условиях нефтегазовых месторождений РФ

1.2. Стандартизация процессов подготовки нефти согласно ГОСТ и отраслевым регламентам Минэнерго России

1.3. Факторы, определяющие фазовое равновесие в многокомпонентных системах при сепарации

Глава 2. Комплексная характеристика системы сбора и подготовки продукции скважин

2.1. Анализ состава пластовой продукции и динамики обводненности эксплуатационного фонда

2.2. Оценка эффективности существующей технологической схемы обезвоживания на конкретном месторождении

2.3. Выявление критических факторов, влияющих на погрешность сведения материального баланса

Глава 3. Проектирование оптимального материального баланса и модернизация процесса

3.1. Детальный расчет приходных и расходных статей материального баланса технологической линии

3.2. Обоснование выбора химических реагентов-деэмульгаторов отечественного производства для интенсификации сброса воды

3.3. Эколого-экономическая оценка предлагаемых технологических решений по совершенствованию работы УПСВ

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет материального баланса установки предварительного сброса воды

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена стратегической значимостью нефтегазовой отрасли для экономики Российской Федерации и необходимостью повышения эффективности систем подготовки нефти на промыслах. Установки предварительного сброса воды (УПСВ) являются ключевым звеном технологической цепи промысловой подготовки углеводородного сырья, обеспечивая первичное разделение пластовой эмульсии на товарную нефть и попутно добываемую воду. В условиях прогрессирующего обводнения эксплуатационного фонда скважин на зрелых месторождениях России, где обводненность достигает 85-92%, корректный расчет материального баланса УПСВ приобретает критическую важность для оптимизации технологических режимов, снижения энергетических затрат и обеспечения соответствия качества товарной продукции требованиям ГОСТ Р 51858-2002.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе характеризуется значительным вниманием к вопросам термогравитационной сепарации, применения химических деэмульгаторов и моделирования процессов фазового разделения. Фундаментальные исследования процессов обезвоживания нефти представлены в работах ведущих специалистов РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Уфимского государственного нефтяного технического университета, ИПНГ РАН. Однако практические аспекты составления детализированных материальных балансов с учетом многофакторных производственных условий конкретных месторождений остаются недостаточно освещенными в технической литературе, что определяет научную актуальность настоящего исследования.

Цель курсовой работы – разработка методики расчета материального баланса установки предварительного сброса воды с обоснованием технологических решений по оптимизации процесса обезвоживания нефти.

Задачи исследования:

• изучить научно-технические основы функционирования УПСВ и нормативные требования к подготовке нефти;
• проанализировать состав пластовой продукции и технологическую схему обезвоживания на конкретном месторождении;
• выполнить детальный расчет материального баланса технологической линии УПСВ;
• обосновать выбор эффективных химических реагентов для интенсификации процесса сепарации;
• провести эколого-экономическую оценку предлагаемых технологических решений.

Объект исследования – установка предварительного сброса воды на нефтяном месторождении Западной Сибири.

Предмет исследования – материальные потоки в технологическом процессе обезвоживания пластовой эмульсии.

Методологическая база включает теоретические методы термодинамического анализа фазовых равновесий, расчетные методы составления материальных балансов многокомпонентных систем, аналитические методы исследования физико-химических свойств нефти и воды, а также нормативную базу Ростехнадзора и отраслевые стандарты Минэнерго России.

Научная новизна работы заключается в адаптации методики расчета материального баланса к специфическим условиям эксплуатации УПСВ при высокой обводненности продукции и переменном дебите скважин.

Практическая значимость определяется возможностью применения разработанной методики для оптимизации технологических режимов действующих установок подготовки нефти и повышения точности учета товарной продукции на промыслах.

Структура работы включает введение, три главы, раскрывающие теоретические, аналитические и практические аспекты темы, заключение и список использованной литературы.

ГЛАВА 1. НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УЗЛОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

1.1. Современная классификация и принципы работы УПСВ в условиях нефтегазовых месторождений РФ

История развития систем промысловой подготовки нефти в Российской Федерации неразрывно связана с эволюцией представлений о структуре и свойствах водонефтяных эмульсий. Первые примитивные отстойники гравитационного типа, применявшиеся на промыслах Апшеронского полуострова в конце XIX века, постепенно трансформировались в сложные многоступенчатые системы термохимического воздействия на пластовую эмульсию. Современный этап характеризуется внедрением высокопроизводительных аппаратов со встроенными нагревательными элементами, системами автоматического дозирования реагентов и средствами телеметрического контроля технологических параметров [1, c. 45].

Установка предварительного сброса воды представляет собой технологический аппарат, предназначенный для первичного разделения водонефтяной эмульсии путем термогравитационной сепарации с частичным удалением свободной и эмульгированной воды до поступления продукции на установки комплексной подготовки нефти. Согласно отраслевой классификации Минэнерго России, УПСВ относятся к категории промежуточных сепарационных устройств, обеспечивающих снижение обводненности эмульсии с 70-85% до 40-55% при рабочих температурах 40-60°С и давлениях 0,6-1,2 МПа [4, c. 112].

Принцип работы УПСВ основан на различии плотностей нефти и воды, усиливаемом термическим воздействием, снижающим вязкость нефтяной фазы и интенсифицирующим процесс коалесценции водяных капель. Пластовая эмульсия поступает в нижнюю часть корпуса аппарата через входной патрубок с распределительным устройством, обеспечивающим равномерное рассредоточение потока по сечению отстойной зоны. В процессе медленного подъема по объему сепаратора происходит укрупнение капель воды под действием сил поверхностного натяжения и их последующее осаждение в водяную подушку, формирующуюся в нижней части аппарата [7, c. 78].

Конструктивно УПСВ выполняются в виде вертикальных или горизонтальных цилиндрических резервуаров с эллиптическими или полусферическими днищами, изготовленных из углеродистой стали марок 09Г2С или 16ГС в соответствии с требованиями ГОСТ 34233.1-2017 к оборудованию, работающему под давлением. Внутреннее пространство аппарата разделено на функциональные зоны: зону ввода и первичного распределения эмульсии, отстойную зону с установленными тепловыми элементами, зону сбора частич

…