Установка подготовки нефти (УПН)

 

Блочные автоматизированные установки подготовки нефти (УПН)  предназначены для сбора и подготовки продукции нефтедобывающих скважин путем обеспечения глубокого обезвоживания, обессоливания, снижения упругости паров нефти и достижения требуемого качества товарной нефти и сбрасываемых пластовых вод для дальнейшей транспортировки.

 

Характеристики

Производительность по нефти, млн.т/год	0,3; 0,5; 1,0; 3,0; 6,0; 9,0
– по нефти, т/сут (расчетная)	1000; 1600; 3000; 5000; 10000; 15000; 25000
-по газу, млн.нмз/сут (расчетная)	0,1; 0,16; 0,3; 0,5;1,0; 1,5; 3,0
Содержание воды в нефти, % масс.
–  на входе	до 30
–  на выходе	до 0,5
Требования к качеству товарной нефти	по ГОСТ 51858-2002
Содержание в подготовленной воде, мг/л
– нефтепродуктов	до 40 (и ниже по требованию заказчика)
–  механических примесей	до 40 (и ниже по требованию заказчика)
Температура окружающей среды, 0С	от -60 до +50

Технические данные

В составе блочной автоматизированной установки подготовки нефти применяется следующее оборудование: специальные входные устройства-коалесцеры для интенсификации технологических процессов (смесители); аппараты совместной подготовки нефти, газа и воды с встроенными внутренними устройствами – коалесцерами; напорные отстойники нефти; напорные отстойники воды; аппараты концевой сепарации нефти; блочно-комплектные устройства основного технологического назначения; блоки насосных внутренней и внешней перекачки нефти; блоки коммерческого учета нефти; совмещенная факельная установка высокого и низкого давления; буферные и дренажные емкости; резервуары; блок ЩСУ; операторная; мехмастерская; химлаборатория; система современных средств автоматизации АСУТП; система пожаротушения; программное обеспечение и другое оборудование по требованию Заказчика.

Все блочное оборудование проектируется и изготавливается в соответствии с действующими российскими нормами и правилами.

Установка подготовки нефти может быть изготовлена в двух вариантах:

• в емкостном исполнении;
• в трубном исполнении.

Состав основных сооружений по подготовке продукции скважин определяется для конкретного месторождения, после выполнения компанией научно-исследовательских работ.

Комплексная технологическая блок-схема установки подготовки нефти

 

 

Устройство и работа УПН и ее составных частей

УПН выполнена единым модулем горизонтальной компоновки и включает блоки: технологический, регулирования, подготовки топлива, а также средства автоматизации, которые повышают эффективность управления технологическими процессами и обеспечивают контроль их основных параметров.

Технологический блок cостоит из секции нагрева и коалесценции, секции обессоливания, и секции окончательной коалесценции и отбора нефти. Внутренняя поверхность сосуда защищена от коррозии специальным антикоррозийным покрытием, обеспечивающим долговечную и надежную работоспособность установки.
Поступающий поток нефти движется в установке горизонтально, что является оптимальным вариантом применительно к обработке нефти. Подобный подход облегчает каплеобразование и отделение воды по всей длине установки.

Секция нагрева и коалесценции представляет собой либо одну жаровую трубу, расположенную горизонтально, либо две жаровые трубы, расположенные вертикально, в зависимости от объема установки. Жаровые трубы находятся в эмульсионной среде и имеют специально разработанную U-образную форму с расчетной поверхностью нагрева. К одному из концов жаровых труб присоединена горелка, оснащенная пламегасителем. Розжиг горелки производится кнопкой «Розжиг», при этом включается блок искрового розжига (БИР); после включения БИР через 5–10 секунд открывается клапан-отсекатель на линии входа топливного газа к горелке с отображением наличия пламени на графическом дисплее шкафа управления. После появления пламени поступает команда на открытие регулирующего клапана на линии входа топливного газа к горелке. В качестве топлива используется попутный газ, который поступает из установки. Пройдя через регулирующий клапан и расходомер, газ направляется в газосепаратор, где отделяется свободная вода, и далее – в нагревательный змеевик, расположенный в секции нагрева. Нагрев газа предотвращает конденсирование жидкости в трубопроводе системы горения. Для предотвращения прогара жаровых труб на их стенках расположены термопары, которые предупреждают повышение температуры стенки выше нормы, автоматически закрывая клапан входа топливного газа к основной горелке.
Нефтяная эмульсия поступает через входной штуцер и дроссельный клапан, с помощью которого регулируется расход жидкости. Поток направляется вокруг жаровых труб в нижнюю секцию установки. Тепло передается через стенки жаровых труб и нагревает нефтяную эмульсию, а продукты сгорания выводятся вверх через другой конец жаровой трубы. Температура нагрева эмульсии контролируется специальным датчиком, сигнал с которого также подается на регулирующий клапан входа топливного газа. Нагревом достигаются две цели: разность плотностей нефти и воды увеличивается, а вязкость нефти уменьшается. Оба эти фактора в соответствии с формулой закона Стокса увеличивают скорость, с которой водные частицы, содержащиеся в нефти, оседают. Нефть, обладая более низкой плотностью, поднимается на поверхность водяной фазы. Уровень нефти, а также уровень раздела фаз «вода–нефть» автоматически регулируются и измеряются посредством датчиков уровня, подающих сигнал соответственно на входной клапан и на клапан сброса воды. В ходе процесса происходит также отделение газа, который направляется непосредственно вверх в газовую секцию.

Пройдя секцию жаровых труб, нефть, очищенная от большей части воды, поступает в секцию коалесценции. Секция коалесценции состоит из нескольких коалесцентных блоков, каждый из которых представляет собой сетки с определенной расчетной площадью, выполненные из нержавеющей проволоки. Расчет этих блоков-секций, их количество и размеры зависят от рабочих условий рассматриваемой установки и физико-химической композиции обрабатываемой нефти. Отверстия сеток, через которые проходит нефть, повышают число Рейнольдса, что способствует слиянию мельчайших частиц воды в более крупные капли. На самих сетках также осаждаются мелкие частицы воды, сливающиеся в крупные капли и затем выпадающие из нефти. Применяемые коалесцентные сетки такого типа чрезвычайно практичны и эффективны в эксплуатации, препятствуют загрязнению нефти песком, осадками и асфальтенами. После коалесценции нефть переливается через разделительную перегородку в секцию обессоливания.

Секция обессоливания состоит из специальных желобов и водораспределительной системы, состоящей из коллектора подачи воды и отходящих от него трубок с распределительными насадками. Нефть стекает по желобам вниз; пресная вода, пройдя через нагревательный змеевик, расположенный в секции нагрева, подается в коллектор и через трубки с распределительными насадками впрыскивается в нефть и смешивается с ней. Уровень нефти и уровень раздела фаз «нефть–вода» в этой части установки измеряется и регулируется с помощью датчиков уровня, подающих сигнал на соответствующие клапаны. Поверхность раздела фаз «нефть–вода» располагается ниже распределительных труб, ведущих в заключительную секцию – секцию окончательной коалесценции и отбора нефти.

Нефть и остаточная часть обессоливающей воды поступают через распределительные трубы снизу вверх в секцию окончательной коалесценции и отбора нефти благодаря давлению в сосуде и насосам, откачивающим нефть. Нефть направляется вверх, проходя через специальный блок коалесценции, и далее через нефтеотборник на выход из сосуда. Блок коалесценции, имеющий специальную конструкцию, отделяет оставшуюся воду от нефти перед ее выходом. Уровень нефти регулируется и измеряется датчиком уровня. При повышении определенного уровня нефти в секции автоматически включаются насосы откачки нефти. Расход нефти на выходе измеряется расходомером. На выходной части установки предусмотрены пробоотборники для извлечения образцов жидкости с различных уровней с целью определения чистоты выходящих продуктов.

Система очистки от песка и механических примесей. При подготовке нефти в сосуде осаждается значительное количество песка и других механических примесей. Система предусматривает ручную периодическую очистку от примесей без прекращения процесса. Вода под высоким давлением выпускается из ряда инжекционных насадок в трубах, расположенных по длине аппарата. Струя воды подсекает отложения песка и удерживает его в суспензии, которая при открытии дренажных клапанов поступает в специальные накопители песка, расположенные по длине сосуда в нижней его части, откуда идет на сброс из установки.

Блок регулирования. Работа блока заключается в измерении и регулировании расхода поступающей нефтяной эмульсии. Блок регулирования представляет собой утепленное помещение, расположенное на утепленном основании. В помещении блока расположены: трубопровод входа нефтяной эмульсии, трубопровод выхода нефти, трубопровод выхода воды, емкость пробоотборников, вентилятор, обогреватель электрический, извещатели пожарные, датчики-сигнализаторы загазованности и дренажный трубопровод выносных сосудов.

Блок подготовки топлива. Блок подготовки топлива выполнен в виде утепленного шкафа, имеющего остекленные двери и штуцера входа газа из технологического блока, входа газа от постороннего источника, выхода газа с установок, выхода газа к основным и запальным горелкам, выхода газа на свечу. В блок подготовки топливный газ поступает из технологического блока или постороннего источника, проходит очистку в фильтре, регулирование давления регулятором, регулирование расхода в зависимости от значения температуры нефтяной эмульсии в технологическом блоке регулирующим клапаном. К горелкам топливный газ подается через последовательно установленные электромагнитные клапаны и два клапана.

Комплекс средств автоматизации. Установка подготовки нефти оснащена системой автоматизированного управления, которая позволяет производить дистанционный и местный контроль и изменение технологических параметров, их автоматическое регулирование и функции противоаварийной защиты.

Основные функции автоматизированной системы управления

Автоматическое регулирование технологических параметров, включающих:

• – измерение и регулирование температуры жидкости в секции нагрева;
• – измерение и регулирование давления в аппарате;
• – измерение и регулирование расхода жидкости (продукта скважин) на входе установки;
• – измерение и регулирование уровня нефти в емкости; 
• – измерение и регулирование уровня раздела фаз «вода – нефть» в секции предварительного сброса воды (секция нагрева);
• – измерение и регулирование уровня раздела фаз «вода – нефть» в секции обессоливания нефти;
• – регулирование давления топливного газа на общей линии входа газа к горелкам (до основного отсекателя):
• – регулирование давления топливного газа к запальной горелке.

Контроль и измерение технологических параметров:

• – расхода нефти на выходе установки;
• – расхода газа на выходе установки;
• – расхода пластовой воды на выходе установки;
• – расхода пресной воды на установку для обессоливания нефти;
• – температуры газа на выходе установки;
• – положение регулирующих органов клапанов;
• – давления топливного газа на входе основной горелки;
• – давления топливного газа на входе основной горелки;
• – давления топливного газа в газосепараторе;
• -давления жидкости на входе установки.

Автоматическое ведение журнала событий и аварийных сообщений.

Противоаварийную защиту установки подготовки нефти.

Предупредительную и аварийную сигнализацию при отклонениях технологических параметров от предельных значений.

Система автоматизации УПН обеспечивает:

• местный визуальный контроль основных параметров технологического процесса;
• автоматический вывод установки на заданный рабочий режим (продувка, контроль загазованности в топках, розжиг запальных горелок и основных горелок, вывод на режим);
• автоматическое поддержание заданного технологического режима работы установки;
• плановую автоматическую остановку установки;

аварийную автоматическую остановку и блокировку программы пуска установки с подачей звуковой и световой сигнализации при отклонении от установленных значений основных технологических параметров:

• – повышение загазованности в помещениях блоков регулирования и подготовки топлива; 
• – повышение давления эмульсии на входе в установку;
• – понижение уровня эмульсии в секции нагрева;
• – снижение разряжения в дымовых трубах;
• – снижение давления топливного газа перед горелками;
• – повышение давления топливного газа перед горелками;
• – погасание пламени в топках;
• – повышение температуры нагрева эмульсии; 
• – снижение расхода нагреваемого продукта;
• – повышение температуры уходящих дымовых газов;
• – неисправности каналов контроля пламени; 
• – отключение электроэнергии.

Комплект поставки УПН

1. Блок технологический.
2. Блок регулирования.
3. Блок подготовки топлива
4. Горелочные устройства;
5. Трубы дымовые.
6. Площадки обслуживания.
7. Лестница;

Средства автоматизации установки.

 

1 — промысловый сборный коллектор;

2 — сепаратор первой ступени с предварительным отбором газа;

3—отстойник предварительного сбора воды;

4—газопровод;

5 — линия возврата некондиционной нефти;

6— теплообменники:

7— деэмульсатор (печь);

8 — сепаратор второй ступени;

9 — эжектор;

10 — каплеобразователъ;

11 — регулятор давления «до себя»;

12—отстойник по обезвоживанию нефти;

13 — газоперерабатывающий завод (ГПЗ);

14 — насос некондиционной нефти;                                                                                          

15 — резервуар некондиционной нефти;

16 — автомат качества и количества товарной нефти; 17—вакуум-компрессор:

18—концевой сепаратор;

19 и 20 — автоматические закрывающиеся и открывающиеся краны;

21—самотечная линия товарной нефти;

22—парк товарных резервуаров;

23 — головная насосная станция;

24— электродегидратор;

25 — линия подачи пресной воды;

26 — магистральный нефтепровод; 27—нагнетательная скважина;

28 — водовод высокого давления;

29—сброс воды;

30 — насос высокого давления на КНС;

31— насос для возврата горячей воды с ПАВ;

32 — насос для откачки сточной воды на КНС;

33 — резервуар с гидрофильным фильтром;

34 — насос для возврата отделившейся нефти от воды;

35 — линия предварительного сброса воды 36—смеситель;

37 —дозировочный насос для подачи ПАВ;

38 — емкость для ПАВ