Обустройство и эксплуатация объектов сбора и подготовки нефти и газа

A. M. Насыров Н. Г. Трубицына Ю. В. Шляпников







        ОБУСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБЪЕКТОВ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ И ГАЗА

Учебное пособие

















Москва Вологда
« Инфра-Инженерия» 2023

УДК 622.276.5
ББК 33.361
     Н32




Рецензенты:
д. т. н., профессор М. Д. Валеев; начальник НГДУ АО «Белкамнефть» им. А. А. Волкова Г. Г. Кузьмин







    Насыров, А. М.
Н32       Обустройство и эксплуатация объектов сбора и подготовки нефти и
     газа : учебное пособие / А. М. Насыров, Н. Г. Трубицына, Ю. В. Шляпников. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 344 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-1370-1

           Изложены основные принципы и требования к проектированию, обустройству объектов сбора и подготовки нефти и газа, особенностям эксплуатации и обслуживания их в разных стадиях разработки месторождений. Приведена методика расчета и инженерной оценки параметров работы системы сбора, транспорта и подготовки нефти. В достаточном объеме изложено управление осложнениями технологического процесса и охрана окружающей среды.
           Для студентов нефтегазовых специальностей. Может быть полезно инженерно-техническим работникам нефтепромыслов.

УДК 622.276.5
ББК 33.361










ISBN 978-5-9729-1370-1

     © Насыров А. М., Трубицына Н. Г., Шляпников Ю. В., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ.......................................................6
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ..........................................8
СОКРАЩЕНИЯ....................................................15
1. УСЛОВИЯ РАБОТЫ НЕФТЕСБОРНОЙ СИСТЕМЫ........................17
2. НЕФТЬ И ЕЕ КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ.............................19
2.1. Краткая характеристика компонентов.......................19
2.2. Состав и свойства асфальтосмолистых парафиновых отложений (АСПО)........................................................26
2.3. Вязкость. Физическая сущность. Единицы измерения.........29
2.4. Зависимость вязкости нефти от температуры................33
2.5. Зависимость вязкости нефти от содержания воды............34
2.6. Структурная вязкость нефти. Тиксотропные свойства нефтей.35
3. СОСТАВ И ЭЛЕМЕНТЫ НЕФТЕСБОРНОЙ СИСТЕМЫ.....................40
3.1. Общие сведения...........................................40
3.2. Расположение объектов на кустах скважин..................41
3.3. Эксплуатация и обслуживание ДНС..........................48
4. УСТАНОВКИ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ................................100
4.1. Основные действия и правила при эксплуатации
и обслуживании УПН...........................................106
4.2. Предохранительные и защитные устройства.................107
4.3. Приборы контроля и автоматики...........................110
4.4. Работа в газоопасных местах.............................110
4.5. Факельные установки.....................................112
4.6. Оборудование, емкости и аппараты........................114
4.7. Необходимые требования при эксплуатации.................120
трубчатых печей и огневых подогревателей блочных установок...120
4.8. Внутриплощадочные технологические трубопроводы..........122
4.9. Резервуары..............................................124
4.10. Насос..................................................131
4.11. Подготовка сточных вод на УПН..........................136
5. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ СБОРА НЕФТИ И ГАЗА НА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ...................................147
5.1. Объекты технологической цепочки добычи, сбора и подготовки нефти и закачки воды в пласт. Выполнение требований ООС при проектировании и эксплуатации трубопроводов и других объектов технологической цепочки добычи нефти.........................................147

3

5.2. Классификация трубопроводов...............................150
5.3. Требования к обеспечению качества сооружения систем сбора нефти, газа и систем поддержания пластового давления..................152
5.4. Переходы трубопроводов через естественные и искусственные препятствия....................................................161
5.5. Создание защитных (буферных) зон вокруг особо опасных трубопроводных систем..........................................165
5.6. Требования к оснащению технологических систем сбора средствами контроля, регулирования, противоаварийной защиты...............166
5.7. Требования к оснащению промысловых трубопроводов средствами очистки........................................................167
6. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ........................169
6.1. Общие положения...........................................169
6.2. Подготовительные работы...................................169
6.3. Земляные работы. Разработка траншей.......................170
6.4. Транспортные и погрузочно-разгрузочные работы.............170
6.5. Противокоррозионная и тепловая изоляция...................171
6.6. Очистка полости и испытание промысловых трубопроводов.....172
6.7. Диагностика промысловых трубопроводов. Методы диагностики.176
6.8. Нормы отбраковки трубопроводов............................179
6.9. Периодические испытания трубопроводов.....................180
6.10. Ремонтные работы на трубопроводах........................180
6.11. Консервация, демонтаж трубопроводов......................185
6.12. Обслуживание и ревизия трубопроводной арматуры...........187
6.13. Защита от внешней и внутренней коррозии..................189
6.14. Методы обследования и контроля сварных соединений........192
6.15. Порядок учета, расследования и ликвидации отказов и повреждений трубопроводов..................................................192
6.16. Расследование аварий.....................................193
6.17. Совершенствование устьевого оборудования скважин в целях технологического мониторинга и безопасности обслуживания
нефтесборной системы...........................................195
6.18. Механический индикатор подачи скважины...................198
6.19. Требования к испытанию смонтированных трубопроводов перед сдачей их в эксплуатацию.................................202
6.20. Сдача-приемка смонтированных трубопроводов...............207
6.21. Требования к эксплуатации трубопроводов..................208
7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ.........................217

4

8. НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫЕ ОБЪЕКТЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ....................................................225
9. ОСЛОЖНЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ СИСТЕМЫ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ.........................................248
9.1. Очистка АСПО в нефтепроводах...........................
9.2. Коррозия скважинного и промыслового оборудования.
Методы и способы снижения интенсивности коррозии оборудования....255
9.3. Осложнения из-за образования солеотложений в процессе добычи обводненной нефти. Прогнозирование и удаление....................280
10. ПРИЧИНЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДЫ НЕФТЕСБОРНЫМИ СЕТЯМИ И ТРУБОПРОВОДАМИ СТОЧНОЙ ВОДЫ И МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.......................291
10.1. Охрана природы при строительстве промысловых трубопроводов.292
10.2. Охрана окружающей среды при ремонте трубопроводов.......301
11. О ЗАЩИТЕ ГИДРОСФЕРЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ НЕФТИ.......................................319
11.1. Необходимость стационарных заградительных гидротехнических сооружений для локализации возможных вредных выбросов на рельеф 319 11.2. Локализация и уборка замазученности.....................326
11.3. Технические средства для уборки замазученности..........331
11.4. Адаптация промысловой техники для уборки замазученности.334
11.5. Сбор нефти с поверхности воды и грунта с помощью сорбентов.336
ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................338
ЛИТЕРАТУРА....................................................339

5

ВВЕДЕНИЕ


     В 70-х годах прошлого столетия произошла техническая революция в системах сбора и подготовки нефти и газа - переход из двухтрубной системы сбора в однотрубную герметизированную систему с использованием телеметрических принципов управления основными технологическими процессами. В однотрубной системе продукция скважин - жидкость и газ транспортируются до установок подготовки нефти (УПН) или ДНС под давлением скважинного насоса. Замер дебита скважин происходит в автоматизированных замерных установках (АГЗУ), в системе сбора происходит начальная стадия подготовки нефти путем подачи деэмульгатора в нефтесборные трубы.
     Переход к однотрубной системе привел к технологическому прогрессу и в экологической безопасности нефтедобывающих районах.
     Нефтесборная система - важнейшая часть технологической цепочки добычи нефти, от нормального функционирования которой зависят техникоэкономическая эффективность производства и уровень себестоимости тонны нефти. Безотказная работа нефтесборной системы обеспечивается квалифицированным проектированием, качественным строительством, высоким уровнем автоматизации производства и грамотной эксплуатацией объектов. Сложность эксплуатации объектов сбора и подготовки нефти связана с горно-геологическими условиями и свойствами добываемой нефти, уровнем интенсивного воздействия осложняющих факторов на технологические процессы.
     Организация управления нефтесборной системой включает почти все элементы управления производством, однако особое внимание требуется уделять диагностике целостности трубопроводов и других объектов, профилактике негативного влияния осложняющих факторов. Особо ответственным трубопроводам периодически целиком или частично проводится экспертиза промышленной безопасности, которая включает внутритрубную диагностику (профилеметрию, радиографическую, ультразвуковую дефектоскопию, акустико-резонансную диагностику), проверку системы электрохимзащиты, расчет ресурса работы трубопровода. На основе выполненных работ по диагностике собственник трубы разрабатывает и осуществляет мероприятия по устранению замечаний комиссии, после чего надзорная организация может продлевать разрешенный срок службы объекта (обычно на 3 - 5 лет).
     В крупных нефтяных компаниях организационно-технический уровень предприятий по добыче нефти оценивается также по качеству работы нефтесборной системы, в частности по частоте порывов на один км трубопро

6

вода, по влиянию нефтепроводов на экологию ландшафта. В свою очередь, высокий технический уровень эксплуатации предполагает и экономическую эффективность эксплуатации нефтесборной системы.
     Изложенный материал носит обзорный характер для первичного изучения и может быть использован в учебном процессе при обучении бакалавров по направлению подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело».

7

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

     В настоящей работе применены следующие термины с соответствующими определениями:
     Авария - это полная или частичная потеря работоспособности технической системы в результате разрушения элементов системы или воздействия осложняющих технологических, природно-климатических факторов, сопровождающаяся большими экономическими затратами, а также возможным значительным негативным воздействием на здоровье людей и на окружающую среду.
     Аварийный запас - необходимый запас технологического оборудования и материалов, определенный в соответствии с установленными нормами, по номенклатуре и количеству достаточный для восстановления работоспособности оборудования и сооружений после аварий и инцидентов на объектах магистральных нефтепроводов или нефтепродуктопроводов и ликвидации их последствий.
     Авария (разгерметизация)на нефтепроводе [нефтепродуктопроводе] -опасное техногенное происшествие, повлекшее внезапный вылив или истечение нефти [нефтепродукта], сопровождаемое одним или несколькими из следующих событий:
     -  воспламенение нефти [нефтепродуктов] или взрыв ее [их] паров;
     -       загрязнение любого водотока, реки, озера, водохранилища или любого водоема сверх пределов, установленных стандартами на качество воды государств, входящих в Содружество Независимых Государств, вызвавшее изменение окраски поверхности воды или берегов, или приведшее к образованию эмульсии, находящейся ниже уровня воды, или к выпадению отложений на дно или берега;
     -  образование утечки нефти [нефтепродукта].
     Автоматизация производства - применение машин и информационных технологий с целью облегчения человеческого труда, повышения его производительности.
     Акционерное общество - производственное или хозяйственное общество, уставной капитал которого разделен на определенное число акций:
        -          Закрытое акционерное общество распространяет свои акции в форме закрытой подписки по решению учредителей.
        -          Открытое акционерное общество распространяет свои акции посредством открытой продажи.
     Амортизация - исчисленный в денежном выражении износ основных средств в процессе их применения, использования. Инструментом возмещения

8

износа основных фондов являются амортизационные отчисления в виде денег, направляемых на ремонт или изготовление новых основных средств. Сумма амортизационных отчислений включается в издержки производства (себестоимость) продукции и тем самым переходит в цену.
     Ввод в эксплуатацию - событие, фиксирующее готовность объекта к использованию по назначению, после строительно-монтажных работ, пусконаладочных работ или реконструкции, документально оформленное в установленном порядке.
     Визуальный контроль - вид неразрушающего контроля, при котором первичная информация воспринимается органами зрения непосредственно или с использованием оптических приборов, не являющихся контрольно-измерительными.
     Внутритрубное диагностирование - вид технического диагностирования с использованием внутритрубных инспекционных приборов, обеспечивающих получение информации об особенностях трубопровода, наличии, характера и местоположения дефектов основного металла и сварных швов труб.
     Внутритрубный инспекционный прибор - устройство, перемещаемое внутри трубопровода потоком среды, снабженное средствами контроля и регистрации информации об особенностях трубопровода, наличии, местоположения и характера дефектов основного металла и сварных швов труб.
     Дефект трубопровода - отклонение параметров геометрического или конструктивного параметра, толщины стенки или показателя качества металла трубы, соединительной детали или сварного шва от требований действующих нормативных документов.
     Дефектный участок трубопровода - участок трубопровода, содержащий одно и более отклонений геометрического параметра, толщины стенки или показателя качества материала трубы, соединительной детали или сварного шва.
     Диспетчерская связь - комплекс технических средств связи различных видов, предоставляемых оперативно-техническому персоналу, организующему и сопровождающему транспорт нефти или нефтепродуктов.
     Диспетчерская служба - оперативно-технический персонал, выполняющий оперативное управление технологическими процессами транспортировки нефти, товарно-коммерческой деятельностью для организации транспорта нефти или нефтепродуктов по магистральному нефтепроводу или нефтепро-дуктопроводу.
     Измерительный контроль - вид неразрушающего контроля, при котором измерения осуществляются средствами измерений геометрических величин.

9

      Инцидент на нефтегазопроводе - отказ, повреждение или отклонения от установленного режима эксплуатации линейной части, оборудования или технических устройств нефтепровода [нефтепродуктопровода], сопровождаемые нарушением герметичности с утечкой нефти [нефтепродуктов] объемом менее 10 м, без воспламенения, взрыва, загрязнения водотоков.
      Камера приема внутритрубных устройств - специальное устройство, обеспечивающее прием внутритрубных очистных, диагностических, разделительных и герметизирующих устройств в потоке перекачиваемого продукта из магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода.
      Камера пуска внутритрубных устройств - специальное устройство, обеспечивающее пуск внутритрубных очистных, диагностических и разделительных устройств в потоке перекачиваемого продукта в магистральный нефтепровод или нефтепродуктопровод.
      Комплексное опробование - одновременная проверка в действии смонтированного и подвергнутого ранее индивидуальным испытаниям оборудования и систем на объекте.
      Линейная часть нефтепровода - комплекс объектов трубопровода, включающий в себя трубопроводы, в том числе переходы через естественные и искусственные препятствия, запорную и иную арматуру, установки электрохимической защиты от коррозии, вдольтрассовые линии электропередач, сооружения технологической связи, иные устройства и сооружения, обеспечивающие его безопасную и надежную эксплуатацию, и предназначенный для перекачки нефти [нефтепродукта] между площадочными объектами трубопровода.
      Магистральный трубопровод [для нефти и нефтепродуктов] - технологически неделимый, централизованно управляемый имущественный производственный комплекс, состоящий из взаимосвязанных объектов, являющихся его неотъемлемой технологической частью, предназначенных для транспортировки подготовленной в соответствии с требованиями законодательства государств, входящих в Содружество Независимых Государств, нефти [нефтепродукта] от пунктов приема до пунктов сдачи приобретателю (потребителю), передачи на иной вид транспорта и (или) хранения.
      Месторождение нефти - скопление углеводородов (нефти, газа и газоконденсата) в одной или нескольких залежах, связанных территориально, общностью геологического строения и нефтегазоносности.
      Классификация месторождений нефти и газа по величине извлекаемых запасов:
     -  уникальные > 300 млн т;
     -  крупные 30-300 млн т;
     -  средние 5 - 30 млн т;

10

     -  мелкие 1 - 5 млн т;
     - очень мелкие < 1 млн т.
     Нефтепродукт (нефтепродукты) - готовый продукт, полученный в результате переработки нефти, газоконденсатного, углеводородного и химического сырья, удовлетворяющий всем требованиям нормативно-технической документации.
     Нормативная документация - правила, отраслевые и государственные стандарты, технические условия, руководящие документы на проектирование, изготовление, ремонт, реконструкцию, монтаж, наладку, техническое диагностирование (освидетельствование), эксплуатацию.
     Нормативы технологических потерь нефти [нефтепродуктов] -укрупненные нормы, учитывающие общие удельные технологические потери нефти [нефтепродуктов] в целом по предприятию.
     Нормы технологических потерь нефти [нефтепродуктов] - количество безвозвратных потерь нефти [нефтепродуктов] по процессам или источникам выделения нефти в окружающую природную среду при современном уровне используемых техники и технологии и при условиях соблюдения технологических регламентов, правил и инструкций по эксплуатации и обслуживанию оборудования, технологических аппаратов и сооружений.
     Нормирование технологических потерь нефти [нефтепродуктов] -установление норм и нормативов технологических потерь нефти [нефтепродуктов].
     Опознавательный знак - цветографическое изображение, содержащее графическую информацию об объекте и его ведомственной принадлежности.
     Ответвление нефтепровода [нефтепродуктопровода] — участок нефтепровода [нефтепродуктопровода], не имеющий перекачивающие станции и соединяющий магистральный нефтепровод [нефтепродуктопровод] с предприятиями добычи, накопления, потребления, распределения и переработки нефти [нефтепродуктов].
     Отказ нефтепровода - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния технического оборудования, применяемого на объектах магистрального нефтепровода [нефтепродуктопровода], износ, повреждение, скрытая неисправность вследствие конструктивных нарушений, несоблюдения установленного процесса эксплуатации или ремонта.
     Охранная зона нефтепровода [нефтепродуктопровода] - территория или акватория с особыми условиями использования, установленная вдоль нефтепровода [нефтепродуктопровода], предназначенная для обеспечения безопасности магистрального нефтепровода [нефтепродуктопровода].

11

     Перекачка - процесс перемещения нефти или нефтепродуктов по трубопроводу с помощью насосных установок по заданной схеме.
     Переход нефтепровода [нефтепродуктопровода] — участок линейной части нефтепровода [нефтепродуктопровода], на пересечении с искусственным или естественным препятствием, отличный по конструктивному исполнению от прилегающих участков линейной части.
     Подводный переход нефтепровода [нефтепродуктопровода] — участок нефтепровода [нефтепродуктопровода], проложенного через судоходные водные преграды или несудоходные водные преграды ниже уровня дна, шириной в межень по зеркалу воды более 10 м и глубиной свыше 1,5 м или шириной по зеркалу воды в межень 25 м и более независимо от глубины.
     Подземный переход нефтепровода [нефтепродуктопровода] — участок нефтепровода [нефтепродуктопровода], проложенного через искусственные или естественные преграды под землей, кроме участков, относящихся к подводному переходу нефтепровода [нефтепродуктопровода].
     Приемка законченного строительством, реконструкцией участка трубопровода — юридическое действие органов и должностных лиц, уполномоченных на то действующим законодательством, в результате которого подтверждается соответствие принимаемого участка магистрального трубопровода предъявляемым к нему требованиям и договору подряда, а также готовность законченного строительством, реконструкцией участка магистрального трубопровода к вводу в эксплуатацию и использованию по назначению.
     Приемка в работу участка трубопровода после капитального ремонта — юридическое действие уполномоченных должностных лиц, в результате которого подтверждается соответствие принимаемого участка магистрального трубопровода предъявляемым к нему требованиям и договору подряда.
     Приемочная комиссия — временный коллегиальный орган уполномоченных должностных лиц, устанавливающий и документально подтверждающий соответствие участка трубопровода условиям договора (контракта), утвержденной в установленном порядке проектной документации, требованиям нормативных документов, а также готовность его к вводу в эксплуатацию.
     Приемо-сдаточный пункт нефти [нефтепродуктов] — пункт по учету количества и оценке качества нефти [нефтепродукта], на котором подразделения принимающей и сдающей нефть сторон выполняют операции приема-сдачи нефти.
     Прием-передача нефти [нефтепродукта] — операция, проводимая ответственными должностными лицами по приему и сдаче нефти, сопровождаемая определением количества и качества нефти [нефтепродуктов] с оформлением соответствующих документов.

12

     Пункт подогрева нефти - объект нефтепровода, обеспечивающий подогрев перекачиваемой нефти с целью снижения ее вязкости.
     Резервуар - емкость, предназначенная для приема, хранения, измерения объема и сдачи нефти [нефтепродуктов].
     Резервуарный парк - объект, предназначенный для приема, хранения, подготовки и (или) смешения и откачки нефти.
     Самотечный участок нефтепровода [нефтепродуктопровода] - участок линейной части, в пределах которого осуществляется безнапорное течение нефти [нефтепродукта], включая участок с неполным сечением.
     Система измерений количества и показателей качества нефти [нефтепродуктов] - совокупность функционально объединенных измерительных преобразователей, измерительных показывающих приборов, систем обработки информации, технологического оборудования, предназначенная для измерения массы нефти [нефтепродуктов], технологических и качественных параметров нефти [нефтепродуктов], отображения и регистрации результатов измерений.
     Система электрохимической защиты - комплекс средств электрохимической защиты, установленный на всем протяжении магистральных нефтепроводов или нефтепродуктопроводов и предназначенный для их защиты от коррозионных повреждений.
     Специализированная организация - организация, имеющая необходимые разрешительные документы в соответствии с действующим законодательством и допущенная в установленном порядке к выполнению отдельных подрядных работ и услуг на объектах магистральных нефтепроводов [нефтепродуктопроводов].
     Средний ремонт - ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса изделий с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем технического состояния составных частей, выполняемым в объеме, установленном в нормативно-технической документации.
     Технический коридор нефтепроводов - территория, по которой проходит нефтепровод [нефтепродуктопровод] или система параллельно проложенных нефтепроводов [нефтепродуктопроводов] и коммуникаций, ограниченная с двух сторон охранными зонами.
     Технологические нефтепроводы - внутриплощадочные трубопроводы, трубопроводы дренажа и утечек от насосных агрегатов, дренажа фильтров-грязеуловителей, регуляторов давления, узлов учета нефти [нефтепродуктов], сброса давления от предохранительных клапанов, системы сглаживания волн давления; обвязки емкостей сброса и гашения ударной волны; откачки из емко

13