Збір і підготовка нафти.

Класифікація систем нафтогазозбору:

1. За ступенем герметизації - відкриті, змішані й герметичні.

2. За кількістю збірних трубопроводів - одне, 2-х, 3-х трубні.

3. За величиною напору - самопливні й напірні.

4. За типом вимірювально-сепараційних установок - з індивідуальними й груповими установками.

Первинна продукція, яка надходить із нафтових і газових свердловин має потребу в очищенні, разом з нафтою зі свердловин надходить пластова вода (мінералізація до 2,5 г/л), попутний газ, тверді часточки механічних домішок. Вміст води на кінцевій стадії експлуатації свердловин може досягати 80%, що при зберіганні й транспортуванні нафти може роз'їдати резервуари й труби магістральних трубопроводів, тверді частки теж викликають зношування. Попутний (нафтовий) газ, який розчинений у нафті, являє собою цінну сировину для нафтохімічної промисловості і може використовуватись, як висококалорійне паливо. Тому на нафтових промислах виконується підготовка нафти, яка полягає у знесоленні, зневодненні, дегазації, видаленні твердих частинок.

Природний газ, який видобувається на газових родовищах, вміщує вологу і тверді частинки. На газоконденсатних родовищах у газі є велика кількість газового рідкого конденсату. Волога, яка міститься у газі сприяє утворенню і відкладенню кристалогідратів на стінках газопроводів. Утворення кристалогідратів різко звужує поперечний перетин труб і знижує перепускну здатність газопроводів і фонтанних труб у свердловинах. Газовий конденсат є цінною сировиною для нафтохімічної промисловості і його необхідно відділяти від газу і направляти на газопереробні заводи. Підготовка газу на газових промислах полягає у відділенні вологи, конденсату і механічних домішок.

На всіх нафтових промислах використовують централізовану систему збору й підготовки нафти. Збір продукції здійснюють від групи свердловин на автоматизовані замірні установки (АГЗУ). Туди від кожної свердловини нафта надходить по індивідуальним трубопроводах разом з газом і пластовою водою. На АГЗУ проводять облік точної кількості нафти від кожної свердловини, здійснюють постійну сепарацію для часткового відділення води, газу й механічних домішок. Відділений газ по трубопроводах направляється на газопереробний завод. Далі нафта збірним колектором надходить на центральний пункт збору (ЦПЗ) (рис. 12). На окремих родовищах можуть споруджуватися комплексні збірні пункти (КЗП), де частково проводиться обробка нафти і далі вона подається на ЦПЗ. На ЦПЗ знаходяться установки по підготовці (комплексній переробці УКПН) нафти й води, де відбувається зневоднення, знесолення, дегазація, стабілізація (відділення легких вуглеводнів, включаючи ректифікацію, або гарячу сепарацію) нафти. Потім нафта надходить у резервуари товарної нафти й далі на головну насосну станцію магістрального нафтопроводу. УКПН являє собою завод із первинної (промислової) підготовки нафти. На центральному переробному заводі ставлять додаткову насосну станцію (ДНС), установку підготовки води (УПВ) (очищення від механічних домішок), а потім очищена вода подається трубопроводами й кущовими насосними станціями (КНС) до нагнітальних свердловин (під тиском 20-25 мПа), а потім у продуктивні пласти для підтримки пластового тиску.

Продукція нафтових свердловин піддається сепарації (відділення газу й води) у сепараторах, які класифікуються по призначенню (вимірювально-сепараційні й сепараційні), за геометричною формою й положенню в просторі (циліндричні, сферичні, горизонтальні, вертикальні, похилі), за характером прояву сил розділу фаз (гравітаційні, відцентрові (циклони) і інерційні (жалюзі), за робочим тиском - високе 3-6 мПа, середнє 2, 5-0,6, низьке 0,1-0,6 мПа й вакуумне, за кількістю підключених свердловин – індивідуальні й групові, за кількістю відокремлюваних фаз – 2 ( г-н), 3 ( г-н-в).

Сепарація при підготовці нафти здійснюється в кілька ступенів. Первинна сепарація здійснюється на АГЗУ, а друга і наступна – на УКПН.

Вертикальний сепаратор складається з чотирьох секцій (рис. 13): 1 – секція інтенсивного відділення газу й води, 2 – секція осідання, 3 – секція збору нафти, 4 – секція краплевидалення.

	Рисунок 13 - Схема вертикального газонафтового сепаратора (трапу): 1 – ввід газонафтової суміші; 2 – роздатковий колектор; 3 – регулятор тиску «до себе»; 4 – краплеутворювальна насадка; 5 – запобіжний клапан; 6 – похилі площини; 7 – датчик регулятора рівня поплавкового типу; 8 – виконавчий механізм скидання нафти; 9 – патрубок; 10 – заспокоюючі перегородки; 11 – водомірне скло; 12 – відключаючи крани; 13 – дренажна трубка; 14 – бульбашки газу; 15 – крапельки рідини, які виносяться з газом

Горизонтальний сепаратор (рис 14) більш ефективний внаслідок того, що краплі рідини в ньому падають перпендикулярно до потоку газу, а не назустріч йому, як у вертикальних сепараторах, горизонтальні сепаратори мають більшу пропускну здатність. Нафта перед входом в горизонтальний сепаратор спочатку піднімається ( 30-40 ^о), потім рухається горизонтально ( 2-3м), і похило ( 10-15 ^о) довжиною 15-20м у трубопроводах.

	Рисунок 14 - Схема сепаратора I ступеня з попереднім відбором газу: 1, 3 – похилі трубопроводи де пульсатора; 2 – горизонтальний трубопровід; 4 – газовідвідні трубки; 5 – депульсатор; 6 – перфорована перегородка; 7 – жалюзна касета; 8 – крапле вловлювач; 9 – ежектор; 10 – похилі площини; 11 – датчик регулятора рівня поплавкового типу; 12 – виконавчий механізм скидання нафти; 13 – заспокоюючі перегородки; 14 – перегородка

З останніх газ відводиться до газозбірного колектора і краплевловлювача, потім спрямовується в ежектор і в газопровід і разом із газом, який відділяється в корпусі сепаратора, направляється на ГПЗ, а нафта рухається по похилій площадці, попадає у відсік збору нафти, і через механізм скидання нафти надходить в установку підготовки нафти. Для підвищення ефективності процесу сепарації в горизонтальних сепараторах використовують гідроциклонні пристрої і попередній відбір газу перед входом в сепаратор. Газорідинний потік, який входить у гідроциклон, приводиться в обертовий рух, краплі нафти як більш важкі під дією відцентрової сили відкидаються на стінки труби, а газовий струмінь переміщується в корпус сепаратора.

Для зневоднювання й знесолення нафти використовують гравітаційне (витримування нафти в резервуарі більше 48 годин) і гаряче (нагрівання до 50-70^оС) відстоювання нафти, термохімічні методи, електрознесолення і електрозневоднення нафти.

Хімічний метод базується на введенні в обводнену нафту деемульгаторів (поверхнево активних речовин) 5-50 г/т (дисолвати, сепароли, дипроксилини), при цьому відбувається коалесценція – укрупнення крапель під дією зниження поверхневого натягу води, додатковий нагрів поліпшує цей процес.

Електричний – в електродегідрататорах нафта проходить між електродами, які створюють електричне поле високої напруги (20-30 кВ), краплі води в електричному полі поляризуються й з'єднуються (рис. 15). Бажано попередньо нафту підігріти до 50-70^оС. Перед подачею нафти з неї вилучають легкі низькокип’ячі вуглеводи – стабілізація, а потім виконують ректифікацію (гарячу сепарацію). При гарячій сепарації нафту попередньо підігрівають у спеціальних нагрівачах і подають у сепаратор, переважно горизонтальний. У сепараторі із підігрітої до 40-80^оС нафти активно випаровуються легкі вуглеводні, які відсмоктуються компресором і через холодильну установку і бензосепаратор направляються в збірний газопровід. У бензосепараторі від легкої фракції додатково відділяють за рахунок конденсації важкі вуглеводні.

На УКПН використовують всі описані методи дегазації, знесолення і зневоднення нафти. Частинки механічних домішок виділяються із нафти в процесі сепарації і відстоювання. Відділена на УКПН вода надходить на УПВ, розташовану також на ЦПЗ, містить механічні домішки, краплі нафти, гідрати закису і окису заліза і велику кількість солей (до 2,5 г/л). Механічні домішки забивають пори в пластах після закачування води. Розчинені солі також спричиняють корозію трубопроводів і обладнання. Після очищення воду закачують у продуктивний пласт. Використовують закриту (герметизовану) систему очищення, яка включає в основному три методи: відстоювання, фільтрування і флотацію.

Відстоювання – процес гравітаційного розділенні твердих частинок, крапель нафти і води. Відстоювання проводять в горизонтальних апаратах-відстійниках або у вертикальних резервуарах - відстійниках.

Фільтрування ґрунтується на проходженні води забрудненої пластової води через гідрофобний фільтруючий шар, наприклад, через гранули поліетилену, які «захоплюють» краплі нафти й часточки механічних домішок і вільно пропускають воду.

Флотація – процес проходження повітря, або газу через брудну воду (знизу вверх), при цьому бульбашки газу осідають на поверхні твердих частинок, крапель нафти і сприяють їхньому спливанню на поверхню.

Установки очищення стічних вод – УОВ-750, 1500, 3000, 10000м³/добу. Вона складається з відстійника, вузлів флотації, сепарації і насосного вузла. Разом з очищеною пластовою водою в продуктивні пласти для підтримки пластового тиску закачують прісну воду, яку отримують із двох джерел: підземних артезіанських свердловин і відкритих водойм. Ґрунтові води, які видобуваються із артезіанських свердловин, мають високу ступінь чистоти і звичайно не потребують глибокого очищення перед закачуванням у пласти.

Використовують два види відбору води із відкритих водойм: підрусловий і відкритий.

При підрусловому методі воду збирають нижче дна ріки, при цьому в поймі ріки пробурюють свердловини глибиною 20-30 м і діаметром 300 мм. Їх обов’язково проходять через шар піщаного ґрунту. Свердловини закріплюють обсадними трубами з фільтром на кінцях і в них опускають водозабірні труби діаметром 200 мм. Вода забирається насосом і подається в резервуари чистої води, а звідти на КНС.

При відкритому методі воду за допомогою насосів першого підйому відкачують із ріки і подають на водоочисну станцію, де вона проходить цикл очищення і потрапляє у відстійник за допомогою реагентів-коагуляторів, де частинки механічних домішок і сполук заліза виводяться в осад. Кінцеве очищення води здійснюється у фільтрах, де фільтруючими матеріалами виступають чистий пісок або дрібне вугілля.