Анализ и выбор средств КИП для измерения многофазного потока на входе УКПН

Содержание

Введение

Глава 1. Технические и нормативные аспекты измерения многофазных сред

1.1. Современное состояние и специфика сбора скважинной продукции на Сахалинских месторождениях

1.2. Физико-химические свойства многофазной смеси и их влияние на КИП. Классификация режимов течения многофазных сред и их влияние на метрологические характеристики

1.3. Нормативное регулирование учета сырой нефти и нефтяного газа согласно требованиям Росстандарта и Минприроды

Глава 2. Геолого-техническая характеристика объекта и анализ существующих методов КИП

2.1. Характеристика условий эксплуатации УКПН и параметров поступающей пластовой смеси. Критерии выбора средств измерения

2.2. Сравнительный анализ сепарационных и бессепарационных методов мониторинга потока. Анализ коммерческих многофазных расходомеров

2.3. Оценка эксплуатационной надежности контрольно-измерительных приборов в условиях повышенной коррозионной активности

Глава 3. Обоснование выбора и проектирование узла измерения на входе УКПН

3.1. Расчет параметров многофазного потока. Выбор оптимальной архитектуры средств КИП для условий многофазного потока.

3.2. Монтажное проектирование узла. Интеграция выбранных приборов в автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП)

Глава 4. Экономическая эффективность

4.1. Капитальные затраты. Эксплуатационные расходы. Технико-экономическое сравнение вариантов

4.2. Технико-экономическое сравнение вариантов

Глава 5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

5.1. Производственная безопасность. Экологическая безопасность

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Анализ и выбор средств КИП для измерения многофазного потока на входе УКПН

Направление: 21.02.01 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена стратегической важностью достоверного учета углеводородного сырья на начальных этапах промысловой подготовки нефти и газа в условиях современной российской нефтегазовой отрасли. Узлы комплексной подготовки нефти (УКПН) являются ключевыми объектами инфраструктуры месторождений, обеспечивающими первичную сепарацию и стабилизацию скважинной продукции перед транспортировкой к потребителям. Измерение параметров многофазного потока на входе УКПН представляет собой технологически сложную задачу, решение которой определяет точность коммерческого учета добываемых углеводородов, эффективность управления технологическими процессами и соответствие требованиям природоохранного законодательства Российской Федерации [1, c. 23].

Сложность измерения многофазных потоков связана с одновременным присутствием в транспортируемой среде нефти, попутного нефтяного газа, пластовой воды и механических примесей в различных соотношениях и режимах течения. Традиционные методы измерения, основанные на предварительной сепарации компонентов с последующим раздельным учетом каждой фазы, характеризуются высокими капитальными и эксплуатационными затратами, значительными габаритами оборудования и существенными погрешностями при нестационарных режимах работы скважин. Развитие современных средств контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИП и А) позволяет применять бессепарационные методы измерения, основанные на многопараметрическом анализе характеристик потока непосредственно в трубопроводе без разделения фаз [5, c. 112].

Особую актуальность задача выбора оптимальных средств КИП приобретает для месторождений Сахалинской области, характеризующихся специфическими геолого-физическими условиями разработки, высокой обводненностью продукции скважин, значительными колебаниями газового фактора и повышенной коррозионной активностью пластовых флюидов. Климатические условия региона, включающие низкие температуры окружающей среды, высокую влажность и ветровые нагрузки, предъявляют дополнительные требования к надежности и метрологической стабильности применяемого измерительного оборудования. Выбор оптимальной архитектуры системы измерения требует комплексного технико-экономического анализа альтернативных технических решений с учетом специфики конкретного месторождения [8, c. 67].

Степень разработанности проблемы в отечественной научной и технической литературе является достаточно высокой. Фундаментальные исследования в области гидродинамики многофазных потоков проведены научными школами РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Уфимского государственного нефтяного технического университета, Санкт-Петербургского горного университета. Вопросам разработки и применения многофазных расходомеров посвящены работы ведущих российских специалистов в области промысловых измерений и автоматизации технологических процессов нефтегазодобычи. Нормативно-методическая база измерения многофазных потоков регламентирована документами Росстандарта, методическими указаниями Минприроды России и ведомственными стандартами нефтяных компаний [12, c. 45].

Целью выпускной квалификационной работы является научно-техническое обоснование выбора оптимальных средств контрольно-измерительных приборов для измерения параметров многофазного потока на входе установки комплексной подготовки нефти применительно к условиям эксплуатации Сахалинских месторождений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать современное состояние систем сбора и подготовки скважинной продукции на месторождениях Сахалинской области и выявить специфические требования к средствам КИП;
• изучить физико-химические свойства многофазных смесей и классифицировать режимы течения с точки зрения влияния на метрологические характеристики измерительных приборов;
• систематизировать нормативные требования к учету нефти и газа согласно документам Росстандарта и Минприроды России;
• провести сравнительный технический анализ сепарационных и бессепарационных методов измерения многофазных потоков;
• выполнить технико-экономическое обоснование выбора средств КИП для конкретных условий эксплуатации УКПН;
• разработать проектные решения по интеграции выбранных измерительных приборов в автоматизированную систему управления технологическим процессом.

Объектом исследования является узел измерения многофазного потока на входе установки комплексной подготовки нефти месторождения Сахалинской области.

Предметом исследования являются технические характеристики, метрологические параметры и эксплуатационные особенности современных средств контрольно-измерительных приборов для измерения расхода и состава многофазных углеводородных смесей.

Методологическая база исследования включает теоретические методы анализа гидродинамики многофазных потоков на основе современных моделей течения газожидкостных смесей, расчетные методы определения параметров потока с использованием программного обеспечения для моделирования трубопроводных систем, сравнительный анализ технических характеристик коммерческих образцов многофазных расходомеров, техническое и экономическое обоснование проектных решений с применением методов оценки эффективности инвестиционных проектов. Нормативную базу исследования составляют федеральные законы Российской Федерации в области обеспечения единства измерений, национальные стандарты в области измерения расхода и количества углеводородов, методические указания по определению количества добытых из недр нефти, газа и газового конденсата, руководящие документы Ростехнадзора по безопасной эксплуатации технологического оборудования [18, c. 156].

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к обоснованию выбора средств КИП с учетом специфики геолого-физических условий местор

…