Поверхностная обработка пластовых жидкостей
Наши предыдущие уроки по проходке пласта, механизированной добыче и повышению нефтеотдачи были посвящены доставке пластовых флюидов на поверхность. После того, как жидкости произведены, необходимо выполнить несколько шагов, чтобы подготовить углеводороды к продаже. Углеводороды должны быть отделены, обработаны, обработаны, собраны и сохранены. На этом уроке будут рассмотрены процессы и наземные средства, используемые для выполнения этих задач.
Разделение
Пластовые жидкости, получаемые на устье скважины, представляют собой сложную смесь жидкостей, газа и твердых веществ. Нефтяная скважина часто дает небольшое количество природного газа вместе с соленой водой. А добыча природного газа часто включает в себя соленую воду и жидкие углеводороды. Образующиеся твердые вещества могут включать песок, накипь и сланцевые отложения. Твердое вещество должно быть удалено до того, как нефть и газ будут разделены на определенные потоки.
Когда пластовые флюиды вытекают из устья скважины, они попадают в присоединенную трубу, называемую выкидной линией. Жидкости проходят через проточную линию в полый стальной сосуд, называемый сепаратором. Различают двухфазные и трехфазные сепараторы. Тип используемого сепаратора зависит от характеристик воды, добываемой из скважины.
Двухфазный сепаратор использует силу тяжести для разделения пластовых флюидов на жидкости и газы. В этом случае мельчайшие капли пластовой воды равномерно распределяются внутри масла и тесно связаны с ним. Масло и вода в таком состоянии называются эмульсией. Эмульсия, которая является тяжелой, выталкивается из нижней части сепаратора. Газ, который легче, выходит наружу.
Трехфазный сепаратор используется, когда часть добываемой воды быстро оседает из нефти. Этот вид воды относят к свободной. Здесь свободная вода выходит на дно сепаратора. Масло или эмульсия, если она также содержит капли воды, выходит наружу, в то время как газ все еще выходит наверх.
На YouTube есть хорошие анимации процесса разделения, и мы включили ссылки на некоторые из них в раздел соответствующих ссылок этого урока.
Нефть и газ помимо сепарации проходят другие виды очистки и обработки.
Давайте сначала рассмотрим, как обрабатывается масло, или эмульсия.
Очистные сооружения для эмульсии
После отделения эмульсия подается по трубопроводу в специальный сосуд, называемый нагревателем-очистителем. Для отделения воды от масла используются различные виды оборудования и процессов.
Химические вещества, называемые разрушителями эмульсии или деэмульгаторами, могут быть добавлены для того, чтобы капли воды слились. По мере того, как капли воды соединяются, они становятся больше и тяжелее настолько, что их можно отделить от масла.
Электричество также может быть использовано для разрушения эмульсии. Когда капли воды приобретают электрический заряд, они быстро перемещаются. Капли могут сталкиваться друг с другом, сливаться и становиться тяжелыми так, что отделяются от масла.
Наконец, эмульсию также можно нагревать. Это снижает вязкость эмульсии, что позволяет молекулам масла и воды быстро перемещаться. Как и в случае с электричеством, капли воды могут ударяться друг о друга, сливаться и отделяться от масла. Тепло само по себе не приведет к разрушению эмульсии – оно используется для поддержки других процессов.
Хранение сырой нефти
Нефть и вода, добываемые нефтяной скважиной, перемещаются от устья скважины к сепаратору, через очистные сооружения и, наконец, в резервуары для хранения.
Группа резервуаров для хранения называется резервуарным парком или батареей. Количество баков в батарее, и их индивидуальный размер, будет варьироваться в зависимости от ежедневного производства.
В наземных районах добыча нефти часто осуществляется автоцистерной из резервуарных батарей, которые широко рассредоточены. В этом случае нефть консолидируется в одной сепарационной установке с большим набором резервуаров, где она проходит очистку.
Теперь давайте обратимся к тому, как обращаются с природным газом.
Работа с природным газом
Помимо сепарации, газ требует дополнительной очистки и обработки по целому ряду причин.
Во-первых, это предотвращение образования гидратов. Гидрат — это твердое кристаллическое соединение, образованное углеводородами и водой при пониженных температурах и давлении при выходе из устья скважины.
Гидраты напоминают снег и могут частично или полностью блокировать насосно-компрессорные трубы, насосное оборудование и проточные линии. Для борьбы с гидратами природный газ часто пропускают через ряд нагревателей. Химические ингибиторы также могут вводиться в газовый поток в различных точках, чтобы предотвратить образование гидратов.
Далее газ направляется через дегидратор для удаления водяного пара. Почти весь водяной пар должен быть удален перед продажей газа. Удаление водяного пара предотвращает образование гидратов и коррозии при транспортировке газа по трубопроводу.
Газ также обрабатывается для удаления нежелательных загрязнителей, таких как сероводород, углекислый газ и азот, чтобы сделать его приемлемым для закачки в трубопровод для продажи.
Наконец, газ обрабатывается для удаления сжиженного природного газа, или ШФЛУ. В большинстве случаев ШФЛУ имеют более высокую ценность в качестве отдельных продуктов, и поэтому их удаление из газового потока является экономически целесообразным. Чтобы узнать больше о ШФЛУ, посмотрите соответствующие ссылки на этот урок.
Часть необходимой переработки газа может быть выполнена на устье скважины или рядом с ней. Это называется обработкой в поле. Тем не менее, полная переработка природного газа происходит на перерабатывающем заводе, обычно расположенном в регионе добычи природного газа.
Мы рассмотрели, как нефть и газ разделяются, обрабатываются и обрабатываются для подготовки к продаже. Давайте теперь обсудим, как углеводороды перемещаются из скважины.
Системы сбора
После завершения подготовки и обработки месторождения нефть и газ поступают в систему сбора трубопроводов низкого давления малого диаметра. Система сбора транспортирует и контролирует поток из скважин к основному хранилищу, перерабатывающему заводу или пункту отгрузки.
Существует два типа систем сбора, радиальные и магистральные. Радиальный тип подводит все линии потока к центральному коллектору. Магистрально-линейная система использует несколько выносных коллекторов для сбора нефти и газа и применяется чаще всего на крупных месторождениях, охватывающих большую географию.
Что касается природного газа, то система сбора транспортирует газ на перерабатывающий завод, который производит газ трубопроводного качества, который может поступать в трубопроводную распределительную систему.
Нефть транспортируется системой сбора либо в хранилище, либо в систему распределения трубопроводов, либо на объект налива морских судов для продажи третьей стороне или доставки на нефтеперерабатывающий завод для переработки в продукты нефтепереработки.
Последней важной темой, связанной с обращением с продукцией на поверхности, является утилизация пластовой воды.
Водоотведение
На этом уроке мы убедились, что отделение соленой воды от других пластовых флюидов является неотъемлемой частью операций по добыче нефти и газа. Сама добываемая вода должна быть очищена и утилизирована надлежащим образом.
Пластовая вода часто закачивается в скважину, специально пробуренную для обратной закачки в пласт. Помимо утилизации воды, это помогает поддерживать пластовое давление.
Пластовая вода также может быть закачана в рамках проекта по повышению нефтеотдачи пластов или использована в проектах гидравлического разрыва пласта.
Если нет другой альтернативы, пластовая вода также может быть доставлена грузовиками или по трубопроводу на сертифицированное водоотведенное предприятие. Утилизация добываемой соленой воды регулируется государственными нефтегазовыми комиссиями.