В монографии рассматриваются вопросы проектирования блоков нефтяных аппаратов для обустройства нефтегазовых месторождений, нефтеперерабатывающих заводов.
Для возведения объектов нефтеперерабатывающих заводов первым сборки установок из блоков является самым быстрым и наименее затратным способом возведения объектов.
Блоки производятся в цехах заводов нефтяного машиностроения с использованием:
– ИТР, состоящим из отделов маркетинга, главного конструктора, главного сварщика, главного технолога и др., центральной заводской лаборатории, отдела технического контроля, отдела снабжения. В задачу ИТР входит подготовка глубоко проработанной документации конструкторской по ЕСКД, технологической по ЕСТПП, других документов.
– заводских цехов с необходимыми площадями помещений, высотой пролетов, грузоподъемным оборудованием, сварочным оборудованием, сварочной оснасткой, станочным парком и заготовительным производством, механической оснасткой, котельно-сварочным производством.
Блок представляет изготовленный аппарат, обвязанный технологическими трубопроводами с арматурой и установленный на трехмерную стержневую металлоконструкцию. Нижняя часть металлоконструкции является рамой блока с выполненным настилом. С блоком поставляются площадки обслуживания, лестницы, ограждения.
Первым подходом возведения сооружений установок является сборки узлов металлоконструкций и трубопроводов в цехах монтажной организации и поставка на строительную площадку. Вторым наиболее экономичным подходом является поставка блоков аппаратов с обвязкой на раме, то есть в полной заводской готовности [4], [5]. Для технологической установки стоимость трубопроводов может составлять по данным [6] до 30% от стоимости установки. При блочном методе компоновки длина труб снижается на 20-30% [7,с.248], но на строительные конструкции увеличивается расход металла в 1,5…2 раза. Для аппаратов в блочном исполнении имеется пространственная рама, строительные конструкции как таковые отсутствуют. Поэтому изготовление блоков аппаратов экономичнее, а для мест с суровым климатом является лучшим техническим решением.
Первоначально бурится разведочная скважина, затем производится разработка месторождения. Нефть поднимают из пласта при помощи установок электроцентробежных насосов [9]. После подъема нефти, производится её подготовка на месторождении. На этой стадии применяются блоки нефтяных и газовых аппаратов. За счет применения на месторождении блочного исполнения аппаратов и других изделий, осуществляется возведение комплекса промысловых сооружений. После промысловых сооружений нефть транспортируется на нефтепереработку в товарные нефтепродукты.
В проекте разработки месторождения решаются вопросы [10], направленные на обеспечение запланированной добычи при минимальных затратах и максимальном извлечении из недр нефти:
– режим работы, т.е. водонапорный, газовый и др.,
– коэффициент нефтеотдачи и воздействие на пласт,
– размещение скважин (разведочных, эксплуатационных, нагнетательных) и темпы разбуривания скважин,
– изменение дебитов эксплуатационных скважин, пластового давления и обводненности.
Технологическая схема разработки [10] содержит информацию:
– сетке размещения скважин,
– объем добычи,
– изменение устьевого давления,
– структурную карту месторождения с контурами нефтеносности и газоносности,
– состав пластовой нефти, пластовой воды,
– источники воды и электроэнергии, наличие дорог.
В проект обустройства месторождения входит [10]:
– сбор и подготовка нефти и газа к транспортировке,
– подготовка нефти и газа до товарного продукта и передача продукта в систему магистральных трубопроводов.
Сбор нефти происходит по системе специальных трубопроводов от скважин до установок подготовки нефти, газа и воды. В установках подготовки происходит непрерывный процесс разрушения эмульсий, в результате чего получается чистая нефть, чистый осушенный газ.
Добытая нефть состоит из самой нефти, растворенного органического (метан, этан, пропан, бутан) и неорганического (диоксид углерода, сероводород) газа (до 300 куб.нм./т нефти), пластовой воды с содержанием соли до 10 г/л в виде эмульсии и механических примесей до 1% [29]. Газовый конденсат добывают вместе с природным газом.
Стабилизацией нефти является удаление из ее состава легких фракций углеводородов от метана до бутана.
Удаление газовой фракции С1-С4 производят процессами сепарации или ректификации.
Сепарацию проводят на замерных установках, дожимных насосных станциях и установках подготовки нефти. Описание замерных установок и применяемых всех типов сепараторов приведены в [10].
Капустин приводит усредненную схему подготовки нефти на промысловых сооружениях [29] (система изолирована и работает под избыточным давлением устья скважины):
а) сырая нефть поступает по трубопроводу на замерную установку
