Горев С.М. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 2.8. Пробоотборник

Под действием давления жидкость из трубопровода

впрыскивается в приемную камеру дозирующего устройства,

причем поршень 5 перемещается вниз в корпусе 2 цилиндра

дозирующего устройства, сжимая пружину 3.

Объем порции, заполняющей приемную камеру,

регулируется усилием пружины с помощью регулировочной

гайки 1. Когда электрический импульс снимается, шток под

действием пружины 9 возвращается в исходное положение. При

этом жидкость, находящаяся в дозирующем устройстве,

поршнем 4 выжимается в пробоотборный контейнер. Общий

объем контейнера 3250 см

. Программой может быть

предусмотрен отбор пробы от каждых 100, 200, 400 или 500 м

нефти, прошедшей через турбинный расходомер установки.

Раздел 3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ

ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

3.1. Характеристика системы поддержания

пластового давления

Основным, наиболее распространенным и эффективным ме-

тодом поддержания пластовых давлений (ППД) является за-

контурное и внутриконтурное заводнение, представляющее со-

бой закачку в пласты воды через специальные нагнетательные

скважины, находящиеся либо за контуром нефтеносности, либо

внутри контура – между эксплуатационными скважинами.

Применение заводнения позволило повысить нефтеотдачу

пластов при разбуривании залежей по значительно более редким

сеткам, сократить сроки отборов основных запасов, продлить

фонтанный период эксплуатации, обеспечить высокие дебиты

скважин при механизированном способе эксплуатации и повы-

сить эффективность регулирования процесса разработки.

В системах ППД на нефтяных месторождениях восточных

районов применяют две схемы подачи воды. При первой схеме

воду забирают из-под русловых скважин и подают

непосредственно в магистральный водовод. При фильтрации

этой воды через пласты (инфильтрационный водозабор) она

очищается, и нет необходимости в ее дополнительной очистке.

При второй схеме вода поступает самотеком из открытых

водоемов на станцию первого подъема, откуда ее подают на

станции очистки воды. Очищенная вода забирается станцией

второго подъема и подается в магистральный водовод. По

магистральным водоводам вода поступает на кустовые насосные

станции (КНС), откуда она по нагнетательным скважинам

закачивается в пласт.

Закачиваемая в пласт вода не должна снижать

проницаемость заводняемых пластов и вызывать коррозию

оборудования и трубопроводов при перекачке и нагнетании ее в

пласт. Согласно существующим нормам, вода, предназначенная

для закачки в пласты, должна содержать взвешенных частиц не

более 2 мг/л и железа не более 0,3 мг/л.

Станции очистки воды имеют смесители, осветлители,

фильтры и резервуары чистой воды, которые предназначены для

приготовления раствора коагулянта из глинозема (сернокислого

алюминия), вызывающего коагулирование механических

взвесей в воде при добавлении его в воду. В растворные баки

насыпают глинозем, заливают воду и в течение нескольких

часов перемешивают воздухом из вакуум-насосов. Смесь

отстаивается несколько часов. Затем полученный раствор пе-

рекачивают в дозаторные баки, откуда он самотеком поступает в

определенной дозе в смесители. Смесители (две конусообразные

емкости) представляют собой промежуточное звено, в котором

происходит равномерное распределение реагента в воде.

Раствор коагулянта в смесители поступает сверху, а вода –

снизу, т. е. навстречу потоку, вследствие чего происходит бур-

ное перемешивание.

Осветлители предназначены для основной очистки воды от

механических взвешенных частиц. Вода в них подается по

центральной трубе, расходится по радиальным трубам в днище

и, проходя через решетчатые листы, равномерно поднимается

вверх. Взвешенные частицы в результаты коагуляции удержи-

ваются

в воде на определенной высоте и служат фильтром,

задерживающим взвеси, которые время от времени провалива-

ются в карманы люка. В осветлителях вода очищается от ме-

ханических взвесей на 95 %. Поднимаясь вверх, вода

переливается через борта в желоба и самотеком поступает в

фильтры. В фильтрах происходит окончательная очистка воды.

Фильтры представляют собой бетонные емкости, на дне

которых лежит двухфракционный слой песка толщиной около 80

см. Вода, проходя через слой песка по винипластовым трубам

самотеком, поступает в резервуары чистой воды.

Водозаборные скважины в системе ППД являются

источниками подачи воды и разделяются на сифонные и

насосные. Водозаборные скважины сифонного типа обычно

располагаются вдоль реки в нескольких десятках метров друг от

друга. Каждая скважина оборудована каркасно-стержневым

фильтром с гравийной засыпкой. Высота фильтра – несколько

метров, диаметр до 300 мм. На устье скважины предусмотрены

штуцер для подключения контрольно-измерительных приборов

и задвижка, размещенная в железобетонном колодце диаметром

1,5 м. Скважины соединены несколькими сифонными водово-

дами, присоединенными к вакуум-котлам, расположенным в

помещении насосной станции первого подъема. Водозаборные

скважины с индивидуальным насосным оборудованием

сооружаются в тех случаях, когда водоносные пласты залегают

ниже поверхности земли более чем на 8 м и поэтому сифоном

невозможно поднять воду из скважин или требуется большое

заглубление насосной станции, скважин и коллекторов. Сква-

жины оборудуются индивидуальными насосами, развивающими

напор от 10 до 50 м. На месторождениях Башкирии и Татарии

применяют вертикальные центробежные насосы АТН-10 и го-

ризонтальные – 6 НДВ.

Насосные станции первого подъема предназначены для за-

бора воды от источников водоснабжения. Если прием осуще-

ствляется от инфильтрационного сифонного водозабора, станция

размещается в здании, заглубленном на несколько метров.

Оборудование станции состоит из трех или четырех центро-

бежных насосов АЯП или НДВ подачи 0,1–0,2 м

/с с напором

300–500 м, двух вакуум-насосов и двух вакуум-котлов, к которым

присоединяются сифонные водоводы. Вода сначала поступает в

вакуум-котлы и оттуда откачивается центробежными насосами в

систему магистральных водоводов. Привод насосов – двигатели

ДАМСО мощностью

500 кВт. Два водо-кольцевых вакуум-насоса подачей 0,2–0,3 м

/с

обеспечивают вакуум до 83 %. Насосы работают от

короткозамкнутых асинхронных электродвигателей мощностью

15–30 кВт.

Если поступление воды осуществляется самотеком из

открытого бассейна, на насосной станции первого подъема

устанавливаются три насоса типа НД (два рабочих, один –

резервный) с подачей 0,2 м

/с и напором 30 м. Насосы

приводятся в действие электродвигателями ДАМСО мощностью

115 кВт. Из-за того, что самотеком приемный коллектор стан-

ции не полностью заполняется водой, для запуска

центробежных насосов установлены два вакуум-насоса подачей

0,01 м

/с с двигателем 20 кВт. Установлен также насос подачей

0,03м

/с с двигателем 1,7 кВт для откачки из амбара воды,

которая набирается в результате утечек на станции.

Насосные станции второго подъема являются промежуточ-

ными перекачивающими объектами. Обычно они однотипны и

отличаются тем, что одни находятся полностью под заливом,

другие – частично. В насосной станции второго подъема

устанавливают до четырех насосов (один из них резервный)

подачей

0,3 м

/с с напором 194 м. В качестве привода используют

двигатель ДПП мощностью 465 кВт.

Кустовые насосные станции (КНС) являются основным:

технологическим объектом системы заводнения. Каждая КНС

состоит из машинного зала, в котором расположены насосные

агрегаты с обвязкой и арматурой, камеры напорного коллектора,

где установлена распределительная гребенка, находящаяся под

высоким давлением, помещений распределительного устройства 6

кВ и обслуживающего персонала, аппаратной с размещенными в

ней приборами управления насосными агрегатами, открытой

подстанции 35/6 кВ, монтируемой независимо от самой КНС. Как

правило, в соответствии с подачей насосов 0,05 м

/с и средней

приемистостью скважин

0,01 м

/с один насос обслуживает до восьми скважин.

Нагнетательная скважина предназначена для закачки воды в

пласт. Конструктивно скважина представляет собой колонну

обсадных труб, в которую опущены лифтовые трубы. Через них

закачивают воду в пласт.

Требования к автоматизации и телемеханизации

системы ППД определяются ее ролью в

технологических процессах нефтегазодобывающего

предприятия и особенностями устройств, и

функционирования объектов ППД. К числу таких

особенностей следует отнести прежде всего то, что

водоводы обслуживают первоочередные и

неотложные потребности нефтеотдачи и

пожаротушения, вследствие чего должна быть

обеспечена высокая надежность бесперебойной

работы объектов системы, перерывы в подаче воды

могут привести к прекращению приемистости

скважин, режим работы системы зависит от

качества исходной воды и в то же время

технологический процесс очистки воды

сравнительно сложен, технологические объекты

системы ППД рассредоточены на больших

площадях и в ряде случаев находятся на больших

расстояниях от основных нефтепромысловых и

населенных пунктов, все объекты ППД вза-

имосвязаны через перекачиваемую воду, поэтому

необходима координация их работы, контроль и

управление с одного центра.

На основе анализа требований к объектам системы ППД

и условий их эксплуатации, а также в соответствии с

Основными положениями по обустройству и автоматизации

объектов нефтедобывающей промышленности

предусматривается автоматизация станций первого и второго

подъемов, водозаборных и сифонных скважин, станций очистки

и кустовых насосных станций.

Автоматизация и телемеханизация объектов ППД должны

обеспечить надежную их работу при отсутствии оперативного

обслуживающего персонала. С этой целью схемой автоматиза-

ции должны быть предусмотрены автоматическая защита обо-

рудования от аварийных режимов, автоматическое включение

резервного оборудования в случае аварийного отключения ос-

новного, централизованное дистанционное управление насос-

ными агрегатами и управляемыми задвижками, сигнализация на

диспетчерский пункт (ДП) об исполнении команд, аварийных

ситуациях и передаче измерительной информации. Схемой

автоматизации должна быть предусмотрена возможность пере-

хода с дистанционного на местное управление.

3.2 Автоматизированные блочные установки для очистки

сточных вод и автоматизация водозаборных скважин

Автоматизированные блочные установки для очистки сточ-

ных вод (УОВ) предназначены для очистки сточных вод от

остаточных нефтепродуктов и механических примесей и

доведения обрабатываемой воды до таких кондиционных

характеристик, которые позволяют применять эту воду в системе

ППД. Установки разработаны трех типоразмеров: УОВ-750

производительностью 750 м

/сут, УОВ-1500 – 1500 м

/сут и УОВ-

3000 – 3000 м

/сут.

Установка УОВ-750 (рис. 3.1) состоит из трех блоков:

напорного отстойника 1, импеллерного флотатора 6 и сепаратора

8. Кроме того, в состав установки входит блок местной автоматики

БМА-35. Блок напорного отстойника предназначен для

предварительной очистки сточных вод от нефтепродуктов и

механических примесей. Блок импеллерного флотатора служит

для основной очистки сточных вод от нефти и механических

примесей. Блок сепаратора — последняя ступень обработки воды.

Он включает секции для очищенной воды 14, для уловленной

нефти 13 и для раствора ингибитора коррозии 10. Кроме того, в

блок 8 входят насосные агрегаты 12 для откачки уловленной

нефти на установку подготовки нефти, 15 – для подачи воды на

кустовые насосные станции (КНС) и

16 – для ввода ингибитора коррозии в воду, перекачиваемую на

КНС.

Рис. 3.1. Автоматизированная блочная установка для очистки сточных вод типа УОВ-750

Установка работает следующим образом. Сточная вода

после установки подготовки нефти под избыточным давлением

поступает в емкость блока отстойника 1. В емкости смонтиро-

ваны вертикальные перегородки, благодаря которым процесс

обработки жидкости гравитационным методом наиболее

эффективен. Перегородка первого отсека служит отбойником

для наиболее крупных механических частиц, которые оседают

на поддон и поступают по трубопроводу на иловую площадку.

Далее в обрабатываемой воде, проходящей через систему

перегородок вследствие инерционных усилий, получающихся

при крутых поворотах, происходит коалесценция мелких капель

нефти. Выделившаяся нефть собирается в вертикальной

цилиндрической камере 3, откуда она автоматически

сбрасывается межфазным регулятором уровня 2 типа РУМ-18 в

отсек 13 сепаратора 8. Из последнего отсека отстойника вода

поступает в блок импеллерного флотатора 6, на днище которого

смонтирован импеллерный блок. Его крыльчатка связана с га-

зовой линией вертикальной трубой, проходящей в центре ем-

кости флотатора. Внутри флотатора имеется перфорированная

труба, через которую поступающая вода выходит мелкими

струями. Чистая вода, накопляющаяся в данной части флота-

тора, отводится по вертикальной трубе в сепаратор 8. При вра-

щении импеллерной крыльчатки обрабатываемая вода отбра-

сывается к стенкам флотационной емкости, отчего в централь-

ной зонной области создается разряженная зона, в которую по

центральной трубе подается газ сепарации. Импеллерная

крыльчатка диспергирует газ на мельчайшие пузырьки, устрем-

ляющиеся через поток жидкости вверх флотационной емкости.

При этом взвешенные частицы эмульгированной в воде нефти

увлекаются всплывающими вверх пузырьками газа и в виде

пены собираются на поверхности воды. Нефть стекает в

пеносборный бункер, расположенный в верхней части

флотатора, откуда она направляется в отсек 13 блока

сепаратора. Автоматическое регулирование расхода газа,

подаваемого во флотатор, осуществляется с помощью

установленного на линии подачи газа регулятора давления

прямого действия типа РДП-4 и жиклера 5, поддерживающего

постоянство расхода газа. Газовый счетчик 4 типа РГ-250

предназначен для

периодического контроля

расхода газа и настройки

регулятора давления. Качество

обработки воды флотационным

методом зависит от под-

держания определенного

перепада давления во флотаторе

и в газоподводящей трубе.

Контроль перепада давления

ведется с помощью

дифманометра 20 типа КАЗ-10-

20 и вторичного

показывающего прибора 21

типа ВМД. Эти же приборы

обеспечивают автоматическую

сигнализацию при падении

перепада давления ниже

установленной величины.

Обработанная вода с низа

флотатора сифонным способом

подается в гидроциклонную

головку 9 блока сепаратора.

Собирающаяся в отсеке 14 очищенная вода насосами 15 типа

ЗМС-10 подается в систему ППД. Автоматическая откачка нефти

из сепарационной емкости осуществляется с помощью автомата

откачки АО-5, смонтированного в отсеке 13, и блока управления

двигателем шестеренчатого насоса 12. Автоматическое

регулирование уровня очищенной воды в сепарационной

емкости обеспечивается с помощью регулятора уровня 7 типа

РУМ-17. Исполнительный механизм регулятора установлен на

выкидной линии центробежных насосов. Измерение объема

очищенной воды ведется комплектом, включающим камерную

диафрагму 11, дифманометр 19 типа КАЗ-10-20, показывающий

вторичный прибор 22 типа ВФСМ-2С-0 и частотный интегратор

23, дающий суммарное значение объема. На установке

предусмотрен контроль давления с помощью манометров 17

типа ОБМ-1-1606 в трубопроводе подачи воды на блок

Рис. 3.2. Схема

автоматизированной

водозаборной скважины:

1 – термопатрон в обмотке

статора; 2 – блок местной

автоматики БМА-19; 3 –

термопатрон;

4– электроконтактный манометр

ЭКМ

1; 5

–

датчик утечки