СИСТЕМА СБОРА, ТРАНСПОРТА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ, ГАЗА И ВОДЫ
SYSTEM OF COLLECTION, TRANSPORTATION AND TREATMENT OF OIL, GAS AND WATER

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к системам сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды.
Известна система сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды, содержащая сеть сборных трубопроводов многофазной продукции от добывающих скважин, напорный трубопровод, обеспечивающий транспорт продукции до установок подготовки нефти и воды, и размещенные на нем входной двухфазный сепаратор с трубопроводом подачи высоконапорного газа и с трубопроводом вывода водонефтяной смеси, трехфазный отстойник-сепаратор с трубопроводом сброса низконапорного газа на факельную трубу, с трубопроводом вывода нефти в сепаратор концевой ступени и с трубопроводом подачи нефтепромысловой сточной воды на блок подготовки воды, и двухфазный сепаратор концевой ступени, соединенный с трубопроводом сброса низконапорного газа на факельную трубу. [Патент РФ №122304, опубл. 27.11.2012].
В известной установке блок подготовки воды является принадлежностью установки предварительного сброса воды, благодаря чему подготовка воды для поддержания пластового давления готовится в непосредственной близости от скважин. Вместе с тем, на начальной стадии разработки нефтяных месторождений до начала поддержания пластового давления или на поздних стадиях, когда объем воды превышает необходимый для поддержания пластового давления, возникает необходимость утилизации нефтепромысловых сточных вод, дальнейшее использование которых не представляется возможным.
Одним из способов утилизации нефтепромысловых сточных вод является их закачка в глубокие водоносные горизонты [Ланшаков В.Г., Боровская Т.А. Организация участков закачки излишков подтоварных вод для предотвращения загрязнения окружающей среды на месторождениях Ханты-Мансийского автономного округа // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2015. - №5. - С. 28-33]. Данный способ предполагает наличие поглощающих скважин, что является дорогостоящим мероприятием, и, кроме того, такой способ может нанести ущерб экологической безопасности региона в случае возможного неконтролируемого перетока утилизируемой жидкости в другие водоносные горизонты.
Известны также способы термической утилизации промышленных стоков путем испарения стоков в факеле горения природного газа с одновременным сжиганием органических и вредных примесей, например, с использованием для этих целей горизонтальной факельной установки [Созонов Н.А., Белобородов А.В., Теньковский Д.В. Горизонтальные факельные установки ООО «ТюменНИИгипрогаз» // Экспозиция Нефть Газ. - М.:, 2012. - №7. - С. 32-33].
Использование горизонтальных факельных установок требует наличие источника газа для горелочного устройства установки, используемого в качестве топлива для сжигания отделяемой в сепараторе нефтепромысловой сточной воды. В качестве такого топлива обычно используется высоконапорный газ, выделяемый из продукции скважин во входном двухфазном сепараторе на первой ступени сепарации. На горизонтальную факельную установку подается часть газа из сепаратора, а остальной газ по трубопроводу направляется потребителю. Низконапорный газ, выделяемый в последующих ступенях сепарации, направляется на сжигание в факельной трубе, поскольку его дальнейшее использование, например, в качестве топлива в горизонтальной факельной установке невозможно из-за необходимости его компримирования, для чего необходимо сооружение компрессорной станции, что существенно повышает стоимость самого объекта.
Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является создание системы сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды, обеспечивающей при всех прочих ее функциях экономичный процесс утилизации нефтегазовых сточных вод за счет использования в этом процессе низконапорного газа.
Технический результат достигается тем, что в системе сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды, содержащей сеть сборных трубопроводов многофазной продукции от добывающих скважин, напорный трубопровод, обеспечивающий транспорт продукции до установок подготовки нефти и воды, и размещенные на нем входной двухфазный сепаратор с трубопроводом подачи высоконапорного газа и с трубопроводом вывода водонефтяной смеси, трехфазный отстойник-сепаратор с трубопроводом сброса низконапорного газа на факельную трубу, с трубопроводом вывода нефти в сепаратор концевой ступени и с трубопроводом подачи нефтепромысловой сточной воды на блок подготовки воды, и двухфазный сепаратор концевой ступени, соединенный с трубопроводом сброса низконапорного газа на факельную трубу, блок подготовки воды представляет собой горизонтальную факельную установку, причем на трубопроводе подачи в эту установку нефтепромысловой сточной воды последовательно размещены буфер-сепаратор с выходами газа и жидкости, насос и эжектор типа «жидкость-газ», приемная камера которого соединена с трубопроводом сброса низконапорного газа, при этом выход газа буфера-сепаратора соединен с трубопроводом сброса низконапорного газа на факельную трубу.
Также газовый подвод в горелочное устройство горизонтальной факельной установки может быть соединен с трубопроводом подачи напорного газа либо система может быть снабжена дополнительным сепаратором с выходами газа и жидкости, связанным своим входом с выходом из эжектора, причем выход газа в дополнительном сепараторе соединен с газовым подводом в горелочное устройство горизонтальной факельной установки, а выход жидкости в дополнительном сепараторе связан с входом в буфер-сепаратор, причем выход из эжектора может быть непосредственно связан с входным устройством подачи нефтепромысловой сточной воды в горизонтальную факельную установку, а может быть связан с ним через дополнительный сепаратор.
Отличительные особенности предлагаемых вариантов системы, заключающиеся в использовании насосного оборудования для обеспечения необходимого давления сточных вод, поступающих в эжектор; в использовании эжектора для обеспечения компримирования низконапорного газа до требуемого давления за счет использования энергии рабочей жидкости (сточной воды); в использовании сепаратора для разделения образовавшейся газожидкостной смеси и организации циркуляции утилизируемых сточных вод при вовлечении низконапорного газа в процесс термической утилизации позволяют производить утилизацию образующегося низконапорного газа во время проведения процесса утилизации сточных вод, что повышает экономичность процесса сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды и позволяет значительно увеличить объем высоконапорного газа, подаваемого в потребительский газопровод.
Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлена система сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды по первому варианту ее исполнения с использованием в горизонтальной факельной установке (далее ГФУ) высоконапорного и низконапорного газа; на фиг. 2 представлена эта же система по второму варианту ее исполнения без использования в ГФУ высоконапорного газа; на фиг. 3 представлена эта же система по третьему варианту ее исполнения без использования в ГФУ высоконапорного газа.
Система сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды содержит входной трубопровод 1, соединенный с кустами скважин, входной нефтегазовый сепаратор 2 с трубопроводом 3 вывода отделившегося в нем высоконапорного газа потребителю, нагреватель 4, сепаратор-водоотделитель 5 с трубопроводом 6 вывода низконапорного газа на факельную трубу, трубопроводом 7 вывода сточной воды и трубопроводом 8, соединенного с сепаратором 9 концевой ступени с трубопроводом 10 вывода газа, соединенным с трубопроводом 6 подачи низконапорного газа на факельную трубу и трубопроводом 11 вывода товарной нефти. Трубопровод 7 соединен с сепаратором-буфером 12 с трубопроводом 13 вывода выделившегося газа, соединенного с трубопроводом 6 подачи низконапорного газа на факельную трубу, и с трубопроводом 14 подачи сточной воды на горизонтальную факельную установку 15. На трубопроводе 14 установлены насос 16 и эжектор 17 типа «жидкость-газ». Эжектирующее сопло эжектора 17 соединено с внутренним объемом трубы 14, а его приемная камера соединена с трубопроводом 6 подачи низконапорного газа на факельную трубу.
По первому варианту исполнения предлагаемой системы нагнетательный трубопровод 18 эжектора 17 соединен с горизонтальной факельной установкой 15. Горелочное устройство факельной установки 15 трубопроводом 28 соединено с трубопроводом 3 подачи высоконапорного газа потребителю.
По второму варианту исполнения предлагаемой системы нагнетательный трубопровод 18 эжектора 17 имеет разветвление: трубопровод 19 соединен с ГФУ 15, трубопровод 20 соединен с сепаратором 21. Сепаратор 21 имеет выходной трубопровод газа 22, соединенный с топливной системой ГФУ 15, и выходной трубопровод жидкости 23, соединенный с входным трубопроводом 7 в сепаратор 12.
По третьему варианту исполнения предлагаемой системы нагнетательный трубопровод 18 эжектора 17 соединен только с дополнительным сепаратором 21. Выход жидкости в дополнительном сепараторе 21 имеет разветвление. Кроме трубопровода 23, соединенного с входным трубопроводом 7, выход сепаратора 21 трубопроводом 24 соединен с ГФУ 15.
Работа системы осуществляется следующим образом.
Газожидкостная (газоводонефтяная) смесь от кустов скважин по трубопроводу 1 поступает на установку промысловой подготовки нефти во входной нефтегазовый сепаратор 2, где происходит отделение высоконапорного газа от жидкости (водонефтяной смеси). Для интенсификации процесса отделения воды от нефти в продукцию скважин из блока дозирования 25 по трубопроводу 26 производится подача реагента (деэмульгатор).
Высоконапорный газ из сепаратора 2 по трубопроводу 3 направляется в потребителю, а водонефтяная смесь через нагреватель 4 направляется в сепаратор-водоотделитель 5. В сепараторе-водоотделителе 5 происходит сброс нефтепромысловой сточной воды и отделение выделившегося вследствие нагрева водонефтяной смеси и снижения давления низконапорного газа. Из сепаратора-водоотделителя 5 низконапорный газ по трубопроводу 6 направляется на факельную трубу для сжигания, обезвоженная нефть - по трубопроводу 8 на ступень концевой сепарации, а отделяемая нефтепромысловая сточная вода поступает по трубопроводу 7 на вход сепаратора-буфера 12. На ступени концевой сепарации в сепараторе 13 происходит окончательное разгазирование обезвоженной нефти. Выделившийся в сепараторе низконапорный газ по трубопроводу 10, соединенному с трубопроводом 6, направляется на факельную трубу, товарная нефть - по трубопроводу 11 в товарный парк и далее потребителю.
Из буфера-сепаратора 12 выделившийся газ по трубопроводу 13, соединенному с трубопроводом 6, также направляется на факельную трубу, а сточная вода по трубопроводу 14 направляется на прием насоса 16, с помощью которого она через эжектор 17 типа «жидкость-газ» поступает на ГФУ 15 для утилизации. В эжекторе 17 вода создает разрежение в его приемной камере, за счет чего низконапорный углеводородный газ, выделившийся в сепараторах 5, 9 и 12, по трубопроводу 27 поступает в эжектор 17 и увлекается потоком сточной воды.
В системе по варианту 1 ее выполнения образовавшаяся в эжекторе 17 газожидкостная смесь по трубопроводу 18 направляется в ГФУ 15 для утилизации. В качестве топлива для ГФУ используется напорный углеводородный газ, поступающий по трубопроводу 28, который соединен с трубопроводом 3 от входного сепаратора 2.
В системе по варианту 2 образовавшаяся в эжекторе 17 газожидкостная смесь по трубопроводу 18 направляется в ГФУ 15 для утилизации. Часть газожидкостной смеси из эжектора 17 по трубопроводу 21 направляется в дополнительный сепаратор 19, где происходит ее разделение на газ и жидкость. Газ из сепаратора 19 по трубопроводу 22 направляется в качестве топлива для ГФУ 15, а жидкость - по трубопроводу 23 на вход сепаратора-буфера 12, образуя циркуляционный контур.
В системе по варианту 3 образовавшаяся в эжекторе 17 газожидкостная смесь по трубопроводу 18 направляется в дополнительный сепаратор 21, где происходит ее разделение на газ и жидкость. Газ из сепаратора 21 по трубопроводу 22 направляется в качестве топлива для ГФУ 15, а жидкость, разделяясь на два потока, направляется: по трубопроводу 23 - на вход сепаратора-буфера 12 и по трубопроводу 24 - на ГФУ 15 для утилизации.
Реализация предлагаемой системы, позволяющей в процессе сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды производить утилизацию сточных вод термическим способом, обеспечивает более рациональное использование ресурсов за счет утилизации низконапорного газа в процессе утилизации сточной воды, в том числе при обеспечении работы ГФУ. Предлагаемая система позволит увеличить объем высоконапорного газа, подаваемого в газопровод.