Современное оборудование для обустройства нефтегазовых месторождений

Г.Ш. Исламов, Л.А. Гущина, В.В. Овчарова

ООО «Корпорация Уралтехнострой» специализируется на разработке, изготовлении и поставке оборудования для обустройства нефтяных и газовых месторождений. Это оборудование не является серийным, разрабатывается индивидуально для конкретных условий эксплуатации и требований заказчика на основе базовых вариантов с возможностью их изменения для конкретного месторождения с учетом газосодержания, обводненности, вязкости продукции, необходимости нагрева, требований к степени подготовки нефти и др. Производимые комплексы основываются на принципе модульной конструкции, что в сочетании с максимальной заводской готовностью (практически 90-100 %) объекта позволяет быстро приступить к эксплуатации, сократить площадь застройки, сроки и стоимость строительно-монтажных работ, снизить габариты и металлоемкость оборудования. Используя современные технологии производства, постоянно совершенствуя методы коммерческой деятельности, корпорация производит и поставляет своим партнерам качественную продукцию. Это подтверждено сертификатами системы ГОСТ, лицензиями Госстроя РФ и Госгортехнадзора РФ. Система менеджмента качества сертифицирована международным органом сертификации TUV CERT на соответствие стандарту ISO 9001:2000.

Одним из наиболее востребованных направлений деятельности компании является разработка и изготовление малогабаритных блочных сепарационно-наливных установок (МБСНУ), предназначенных для добычи нефти на малодебитных месторождениях производительностью по жидкости от 50 до 500 м3/сут на период пробной эксплуатации скважин. На МБСНУ осуществляются сепарация нефти от газа, замер продукции по жидкости и газу, налив нефти в автоцистерны с последующим вывозом на пункты приема, а также возможна откачка нефти в резервуар или трубопровод. Основной целью разработки МБСНУ было использование ее на месторождениях с отсутствием электроэнергии. Установка является сборно-разборной и транспортабельной.

В настоящее время специалистами ООО «Корпорация Уралтехнострой» на основе базового варианта разработано несколько модифицированных МБСНУ, предназначенных для работы в различных условиях, таких как высокий газовый фактор, высокое давление на входе в установку, наличие сероводорода в продукции скважин, а также МБСНУ для работы на месторождениях с энергоснабжением и ряд установок для эксплуатации в Западной Сибири. Проработаны варианты МБСНУ для работы в условиях Крайнего Севера с температурой самой холодной пятидневки -56 °С.

В комплект оборудования МБСНУ входят аппараты (нефтегазовый сепаратор и накопительная емкость) с трубной обвязкой, площадкой обслуживания, узлом учета газа и нефти, комплектом запорно-регулирующей арматуры и КИП, установленные на специальных рамах-основаниях. Согласно нормам ВНТП 3-85 монтируется факел низкого давления, в непосредственной близости от сепараторов устанавливается канализационная (дренажная) емкость.

Рассмотрим технологический процесс работы базовой МБСНУ (см. рисунок).

Продукция нефтяных скважин (нефть, пластовая вода, газ. механические примеси) от скважины по нефтесборному коллектору поступает в нефтегазовый сепаратор С-1 объемом 4 или 6,3 м3, где осуществляется ее предварительная сепарация. Частично дегазированная водонефтяная смесь (нефть) самотеком поступает в сепарационно-накопительную емкость С-2 объемом 50 м3, работающую при атмосферном давлении. В ней происходят окончательная дегазация и накопление водонефтяной смеси (нефти), которая в дальнейшем поступает на налив в автоцистерны или откачивается в трубопровод или резервуар. При подаче водонефтяной смеси (нефти) в резервуар или трубопровод могут быть предусмотрены насосы ее откачки. Количество водонефтяной смеси (нефти) на выходе из емкости С-2 замеряется счетчиком. При необходимости отделения воды в емкости С-2 может быть предусмотрен сброс воды, а на линии выхода воды из емкости С-2 устанавливаются. насосы откачки воды из емкости и расход воды контролируемся счетчиком. Насосы откачки нефти и насосы откачки воды размещаются либо на раме-основании, либо в блоке-укрытии, оснащенном системами освещения, отопления, дренажа, вентиляции и пожарной сигнализации.

Выделившийся газ из входного сепаратора С-1 через счетчик газа и клапан-регулятор прямого действия поступает в трубный расширитель ТР диаметром 200 мм и далее на факел низкого давления для сжигания. Газ из сепаратора-накопителя С-2 также поступает на факел. В зависимости от компонентного состава газа и требований заказчика факельная установка изготавливается высотой 10-35 м с ручным или автоматическим розжигом в комплекте с факельным оголовком типа ФОИ. Конденсат в факельном трубопроводе собирается в трубном расширителе и сбрасывается в дренажную емкость.

Емкости при ремонте и накоплении в них парафина очищаются пропариванием паропередвижной установки (ППУ), подключаемой к пропарочным линиям, слив отходов осуществляется в дренажную емкость (ЕД). Дренажная емкость может быть типа ЕП или ЕПП с погружным электронасосом либо выполнена на раме-основании с насосом откачки типа ЦНС. Объем дренажной емкости в зависимости от желания заказчика может быть от 2 до 25 м3.

На установке предусматриваются местный контроль по давлению в С-1 и С-2 с помощью манометров и уровню с помощью уровнемеров, а также регулирование давления, учет как расхода газа на факел, так и водонефтяной смеси (нефти). Все измерительно-регулирующее оборудование может быть механическим или электрическим. При наличии электроэнергии установке может быть предусмотрена система сигнализа-и блокировки. По желанию заказчика в комплекте оборудования МБСНУ возможна поставка блока операторной, щитовые станции управления и др.

Специалисты корпорации уделяют большое внимание тенденциям развития и проблемам топливно-энергетического комплекса, ищут пути их решения. В последнее время специалистами компании был успешно решен вопрос о возможности разработки и изготовления факельных установок в комплекте с собственными факельными оголовками. В настоящее время разработана автоматизированная факельная установка типа УФА, ряд инжекционных факельных оголовков типа ФОН и комбинированных факельных оголовков типа ФОК.

Разработано два типа факельных установок УФА Тип I - конструкция факельной установки предусматривает наличие факельного ствола, оснащенного оголовком необходимой производительности по расходу сбрасываемого газа и газовым затвором, системой средств управления розжига факела и контроля пламени (СУРФ и КП), которая предусматривает розжиг факела в автоматическом или дистанционном ручном режиме.

Тип II - конструкция факельной установки, кроме указанного выше, предусматривает наличие второго факельного ствола (ствол газа низкого давления) для сжигания газа высокого и низкого давлений в едином оголовке. При этом газ высокого давления эжектирует газ низкого давления.

По желанию заказчика факельная установка может комплектоваться огнепреградителем и гидрозатвором.

ФОИ с автоматической системой розжига и контроля пламени предназначен для сжигания горючих газов и паров в широком диапазоне расходов и давлений. Этот оголовок обеспечивает бездымное и безопасное сжигание газов с высоким содержанием капельной жидкости без применения дополнительных устройств для ее отбора; выпускается в простом и совмещенном исполнениях (одновременное сжигание газов высокого и низкого давлений). Производительность оголовка типа ФОН по газу составляет до 350 тыс. м3/сут, в том числе по газу высокого давления - 245 тыс. м3/сут, по газу низкого давлени - 105 тыс. м3/сут. Избыточное давление на входе в газосборный коллектор высокого давления равно 0,1-1 МПа, на входе низкого давления -0,005 МПа.

Факельный оголовок состоит из автономно работающих модульных инжекционных горелок, объединенных в кожухе и выполненных из жаропрочной стали. Конструкция оголовка обеспечивает образование единого ядра пламени, регулируемого по местоположению от верхнего среза наружного контура сменными форсунками внутренних контуров (горелок) оголовка. Разработаны горелки двух типов:

1) горелка с подсасыванием в разреженное пространство внутреннего контура газа низкого давления газом высокого давления и смешиванием в расчетном соотношении с воздухом; применяется для совмещенных факельных оголовков, предназначенных для совместного сжигания газов и паров высокого и низкого давлений;

2) горелка без подсасывания газа низкого давления для факельных оголовков простого действия.

Все наружные и внутренние устройства в процессе горения факела охлаждаются подсасываемым воздухом, что обеспечивает сравнительно низкую температуру оголовка и соответственно его повышенный ресурс.

ФОИ обладают следующими преимуществами.

1. Число работающих горелок можно регулировать в зависимости от производительности.

2. Конструкция форсунки позволяет регулировать коэффициент эжекции и скорость газа на выходе, в результате достигается полное сжигание газа в широком диапазоне производительности и состава.

3. Ядро пламени вынесено за пределы конструкции оголовка, что исключает сгорание металлоконструкций.

4. При выбросе конденсата он распыляется на форсунке и сгорает за пределами горелки, не попадая на корпус. Допускается кратковременный выброс конденсата до 60 % по массе, что позволяет избежать применения газоосушителей.

5. Телескопическая щелевая конструкция обечайки наружного контура исключает его сгорание и деформацию за счет охлаждения эжектируемым воздухом.

Комбинированный ФОК предназначен для сжигания углеводородных газов с содержанием сероводорода не более 8 %. Минимальное давление подачи газа на сжигание равно 0,004 МПа. Производительность оголовка типа ФОК по газу до 8,6 млн. м3/сут. ФОК имеет газовый затвор, завихритель, кожух из коррозионностойкой и жаропрочной стали, дежурную горелку. Последняя установлена на кожухе и предназначена для розжига газа, поступающего в факельный оголовок, а также для постоянного поддержания горения основного факела собственным пламенем. На ней установлена свеча зажигания, на которую переключаются при низких давлениях (менее 0,1 МПа) сжигаемого газа; вторая свеча при этом должна быть отключена от блока розжига и контроля пламени. Дежурная горелка соединяется с трубопроводом газовоздушной смеси («бегущий огонь») сваркой. Эжектор, вторая свеча зажигания и акустический датчик монтируются на трубопроводе «бегущего огня». В эжекторе происходит приготовление газовоздушной смеси. Он устанавливается параллельно факельному стволу для уменьшения сопротивления в трубопроводе «бегущего огня». Свеча зажигания предназначена для розжига газовоздушной смеси, а акустический датчик - для контроля наличия пламени в дежурной горелке. Шкаф управления розжигом пламени, в котором установлен блок розжига и контроля пламени, имеет теплоизоляцию и подогрев.

Таким образом, оголовок факельный типа ФОК обладает следующими преимуществами.

1. Конструкция оголовка обеспечивает формирование трехъярусного пламени факела.

2. Распределение газа для сжигания по ярусам горения способствует охвату максимального объема воздуха для обеспечения полноты сгорания смеси, а также снижение температуры ядра пламени и его размеров, что обеспечивает экологичность процесса сжигания. Кроме того, при такой организации пламени нижние ярусы поглощают и отражают акустические и тепловые излучения верхних ярусов, подогревая их воздушные смеси до возгорания и улучшая эффективность сжигания.

3. Рассечение периферийного пристеночного кольцевого потока газа на отдельные струи снижает шум при горении, улучшает смешивание отдельных струй газа с атмосферным воздухом, повышая эффективность сжигания.

4. Диффузор на выходе оголовка обеспечивает расширение потока и безотрывное истечение струй газового потока на выходе из оголовка. При этом пламя и его форма на факеле формируются выше кромки оголовка, что повышает его устойчивость, снижает шум работы оголовка, нагрев корпуса и повышает надежность оголовка.

Система розжига и контроля пламени ФОН и ФОК состоит из запорно-регулирующего блока, шкафа управления факелом и одной-трех дежурных горелок. Розжиг последних осуществляется системой пламени переброса («бегущий огонь»). Эжектор приготовления горючей смеси для системы расположен за обва-ловкой факела. Пламя бегущих горелок может контролироваться двумя способами: акустическим (исполнение А) и термоэлектрическим (исполнение Б).

Электронный блок управления системой розжига и контроля пламени ФОК и ФОИ создан на основе микропроцессорной техники и представляет собой промышленный микроконтроллер, позволяющий регулировать параметры системы розжига и контроля пламени в очень широком диапазоне.

С 2004 по настоящее время на месторождения Пермской области (Мутнинское, Андреевское, Чайкинское, Соловатовское, Софроницкое и др.), Республики Коми, Казахстана (месторождение Бозоба) было поставлено около 10 МБСНУ, в состав которых входили также и факельные установки УФА с ФОИ или ФОК, которые успешно зарекомендовали себя в процессе работы.

Список литературы

Журнал «Нефтяное хозяйство» № 5, 2006