[Н2.7] Промысловый сбор и подготовка нефти

Жидкость, добываемую из нефтяной скважины, можно назвать нефтью с большой долей условности. Формально нефть представляет собой товарный продукт, характеристики которого соответствуют государственному стандарту. При этом из скважины поступает смесь различных веществ: нефти, газа, воды, солей, песка. Соотношение компонентов скважинной жидкости зависит от свойств конкретного месторождения. Ко всему прочему, оно меняется в процессе естественного истощения месторождения. Вначале скважина может давать почти безводную нефть, а в завершающей фазе добываемая жидкость более, чем наполовину состоит из воды. В некоторых случаях обводнённость сырья достигает очень высоких значений. К примеру, ошибки, допущенные при разработке Самотлорского месторождения, привели к тому, что обводнённость на некоторых участках поднялась до 95%. Это означает, что тонна добытой жидкости примерно состоит из 50 кг нефти и 950 кг воды. «Примерно» — потому что в ней содержится ещё и газ. Степень насыщенности нефти растворённым газом называется газовым фактором. Этот показатель тоже меняется по ходу истощения месторождения.

Подавать такую смесь в магистральный нефтепровод нельзя — в процессе транспортировки она будет расслаиваться, вода с солью вызовут сильную коррозию стальных конструкций, а механические примеси могут повредить насосы. Скважинную жидкость необходимо подвергнуть дегазации, обезвоживанию, обессоливанию и стабилизации. Эти операции выполняет система сбора и подготовки нефти.

Наиболее простой способ отделения нефти от воды — гравитационный отстой. В этом случае сырьё выдерживается в резервуаре 2 суток и более. Под действием силы тяжести капли воды скапливаются в нижней части резервуара. Обезвоживание нефти затруднено тем, что вода образует с нефтью достаточно стойкую эмульсию. Для ускорения процесса разделения эмульсии её подогревают и добавляют деэмульгаторы. Они адсорбируются на поверхности раздела фаз «нефть-вода» и вытесняют менее поверхностно-активные природные эмульгаторы. Это приводит к слиянию мелких капель воды в более крупные, которые быстро опускаются на дно резервуара.

Наиболее низкое остаточное содержание воды достигается при использовании электродегидраторов. Процесс электрообезвоживания осуществляется путём пропускания нефти между электродами, на которые подаётся напряжение порядка 30 кВ. Под действием электрического поля на противоположных концах капель воды появляются разноимённые электрические заряды. В результате капельки притягиваются друг к другу, сливаются и оседают на дно ёмкости.

Вместе с водой из нефти удаляется большая часть содержащихся в ней солей. Дополнительное обессоливание осуществляется смешением обезвоженной нефти с пресной водой, после чего полученную эмульсию обезвоживают вновь.

Растворённый в нефти газ выделяется на всех этапах подготовки, начиная с подсчёта дебитов скважин на групповой замерной установке. Окончательная дегазация сырья осуществляется при подаче его в резервуар с пониженным давлением, откуда газ откачивается насосами. Собранный газ может отправляться на газоперерабатывающий завод, использоваться в качестве топлива на котельной или электростанции. При отсутствии местных потребителей газ приходится сжигать на факеле.

Стабилизация нефти заключается в удалении из неё пропана и бутана. Эти углеводороды очень летучи. Если их не извлечь, они будут теряться при транспортировке, особенно при перевозке нефти в автомобильных или железнодорожных цистернах. Стабилизация осуществляется при помощи подогрева нефти, что приводит к интенсивному выделению легкокипящих фракций.

ukpn

Большинство процессов подготовки нефти основано на схожих технологических принципах, поэтому оборудование часто объединяется в УКПН — установку комплексной подготовки нефти. Тем не менее, часть процессов может осуществляться на отдельных установках. Ниже приведён краткий перечень установок, наиболее часто встречающихся на нефтяных промыслах.

ГЗУ — групповая замерная установка. Её задача заключается в раздельном измерении дебитов нефти, газа и воды с различных скважин. Иногда эту установку называют АГЗУ, если она работает в полностью автоматическом режиме.

ДНС — дожимная насосная станция. Насосы ДНС увеличивают напор проходящей сквозь них жидкости. На ДНС происходит процесс частичного выделения из нефти растворённого в ней газа.

УПСВ — установка предварительного сброса воды. УПСВ оснащается деэмульгаторами и сепараторами, отделяющими нефть от воды и газа.

ЭЛОУ — установка, осуществляющая электрическое обессоливание нефти.

Очищенная, обезвоженная, обессоленная и стабилизированная нефть поступает в резервуарный парк, также называемый ПСН (пункт сдачи нефти). Оттуда товарная нефть транспортируется до нефтеперерабатывающих заводов по магистральным трубопроводам, железным дорогам или танкерами.

Добываемый природный газ также требует подготовки перед сдачей в систему магистральных газопроводов. Стандарты нормируют содержание в газе влаги и тяжёлых углеводородов. Доведение газа до товарной кондиции осуществляется на УКПГ — установке комплексной подготовки газа. При этом применяются процессы абсорбции и адсорбции, а также низкотемпературная сепарация. Если природной газ имеет высокое содержание гелия, то осуществляется извлечение этого ценного компонента путём низкотемпературной конденсации.