Модернизация системы подготовки и утилизации пластовой воды на морской газодобывающей платформе «Лунская – А» (Сахалинский Государственный Университет)
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТЕ «САХАЛИН – 2». 7
1.1 История создания и развития компании. 8
1.2 «Сахалин Энерджи» в настоящее время 11
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МОРСКОЙ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ ПЛАТФОРМЫ «ЛУНСКАЯ – А» 15
2.1 Оборудование добычи и сепарации газа 16
2.1.1 Устья скважин, манифольды и системы управления устьями скважин 16
2.1.2 Манифольды и выкидные линии 21
2.1.3 Насосы для пуска скважин 22
2.1.4 Эксплуатационные сепараторы С-0210 и С-0220 22
2.1.5 Трубопроводы выдачи газа и конденсата. 26
2.2. Система подготовки и утилизации пластовой воды 27
2.2.1 Гидроциклоны пескоотделения / нефтеотделения и емкость для некондиционной нефти. 30
2.2.2 Дегазатор пластовой воды Д-2501 33
2.2.3 Блоки насосов закачки пластовой воды Н-2505А/В 35
3. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ 39
3.1 Поддержание стабильной работы системы. 39
3.2 Недостатки неучтённые во время проектирования. 42
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ И УТИЛИЗАЦИИ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ НА ПЛАТФОРМЕ ЛУНСКАЯ-А 46
4.1 Анализ увеличения объемов отделяемой воды 46
4.2 Уменьшение обводненности скважин 48
4.3 Ремонтно-изоляционные работы, производимые на платформе. 52
4.4 Способы снижения производительности насосов. 54
4.5 Изменение режима работы действующей насосной установки 59
4.6 Экономическое обоснование данной модернизации. 63
5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ ПЛАТФОРМЕ ЛУНСКАЯ - А 67
5.1 Жизненно важные правила безопасности платформы ЛУНСКАЯ - А 67
5.2 Описание устройств безопасности систем и её оборудования 69
5.3 Охрана здоровья персонала и техника безопасности 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 78
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТЕ «САХАЛИН – 2». 7
1.1 История создания и развития компании. 8
1.2 «Сахалин Энерджи» в настоящее время 11
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МОРСКОЙ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ ПЛАТФОРМЫ «ЛУНСКАЯ – А» 15
2.1 Оборудование добычи и сепарации газа 16
2.1.1 Устья скважин, манифольды и системы управления устьями скважин 16
2.1.2 Манифольды и выкидные линии 21
2.1.3 Насосы для пуска скважин 22
2.1.4 Эксплуатационные сепараторы С-0210 и С-0220 22
2.1.5 Трубопроводы выдачи газа и конденсата. 26
2.2. Система подготовки и утилизации пластовой воды 27
2.2.1 Гидроциклоны пескоотделения / нефтеотделения и емкость для некондиционной нефти. 30
2.2.2 Дегазатор пластовой воды Д-2501 33
2.2.3 Блоки насосов закачки пластовой воды Н-2505А/В 35
3. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ 39
3.1 Поддержание стабильной работы системы. 39
3.2 Недостатки неучтённые во время проектирования. 42
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ И УТИЛИЗАЦИИ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ НА ПЛАТФОРМЕ ЛУНСКАЯ-А 46
4.1 Анализ увеличения объемов отделяемой воды 46
4.2 Уменьшение обводненности скважин 48
4.3 Ремонтно-изоляционные работы, производимые на платформе. 52
4.4 Способы снижения производительности насосов. 54
4.5 Изменение режима работы действующей насосной установки 59
4.6 Экономическое обоснование данной модернизации. 63
5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ ПЛАТФОРМЕ ЛУНСКАЯ - А 67
5.1 Жизненно важные правила безопасности платформы ЛУНСКАЯ - А 67
5.2 Описание устройств безопасности систем и её оборудования 69
5.3 Охрана здоровья персонала и техника безопасности 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 78
В процессе разработки нефтяных или газовых месторождений остро встает вопрос утилизации пластовой воды, которая выносится на поверхность вместе с добытыми флюидами. Пластовая вода - это высокоминерализованная вода, в которой в разной степени присутствует растворенный газ, и по этой причине их нельзя сбрасывать в реки и водохранилища, так как это приводит к гибели пресной воды и различной растительности. Поэтому пластовые воды закачиваются в продуктивные или поглощающие пласты.
В связи с тем, что пластовая вода содержит большое количество солей и минералов, а также возможное содержание песка и вредных газов, она должна пройти ряд мероприятий по очистке. Неочищенная вода может негативно сказаться на работоспособности оборудования, усилении образования коррозии на трубопроводах, образовании утечек через фланцевые и сварные соединения. Для этих целей используются различные методы подготовки пластовой воды:
• фильтрация;
• отстаивание;
• коалесценция;
• флотация;
• озонирование.
Проблема утилизации пластовой не является исключением и для газодобывающей платформы Лунская-А.
Платформа ЛУН-А – первая в России морская газодобывающая платформа. На платформе ЛУН - А добываются основные объемы газа проекта Сахалин - 2. Разделение конденсата и газа, в том числе обработка газа для транспортировки на завод по производству СПГ, производится на объединенном береговом технологическом комплексе. [10]
Платформа ЛУН-А была введена в эксплуатацию в декабре 2008 года, тогда же газ с платформы начал поступать в трубопроводную систему проекта. По состоянию на 2019 год среднесуточная производительность составляла 47,42 млн м³ газа. [2]
Платформа ЛУН - А оборудована системой разделения газа, воды и конденсата, способную на протяжении длительного периода времени принимать скважинную продукцию. После первичной сепарации газ и конденсат отправляется по подводному трубопроводу на завод ОБТК, пластовая вода проходит комплекс мероприятий по очистке и затем утилизируется в пласт под газовую залежь с помощью насосов высокого давления.
Целью работы является анализ эффективности использования системы подготовки и утилизации пластовой воды на платформе Лунская – А.
Объектом исследования является система подготовки и утилизации пластовой воды применяющаяся на стационарной нефтегазодобывающей платформе Лунская - А.
Предметом исследования является процесс подготовки пластовой воды.
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
1) Изучить систему подготовки пластовой воды;
2) Выявить достоинства и недостатки системы подготовки и утилизации пластовой воды;
3) Сравнить эффективность утилизации пластовой воды на разных режимах работы скважин;
4) Рассмотреть возможность модернизаций системы утилизации пластовой воды или отдельно взятого оборудования с целью увеличения эффективности и надёжности;
Практическая значимость данной работы заключается, в том, что эффективная и правильная эксплуатация системы утилизации пластовой воды прямо и косвенно влияет на ход бесперебойной добычи газа с платформы. В случае выхода из строя или недоступности одной единицы оборудования системы, пластовая вода будет направлена в экспортный трубопровод, в связи с чем повышается риск гидратообразования и уменьшение объема поставляемого газа на завод ОБТК. Помимо этого, пластовая вода негативно влияет на стенки трубопровода вызывая коррозию, а содержащийся в ней песок оседает в низкозалегающих участках трубопровода, в следствии чего для дальнейшей беспроблемной работы потребуется запуск очистного скребка.
В связи с тем, что пластовая вода содержит большое количество солей и минералов, а также возможное содержание песка и вредных газов, она должна пройти ряд мероприятий по очистке. Неочищенная вода может негативно сказаться на работоспособности оборудования, усилении образования коррозии на трубопроводах, образовании утечек через фланцевые и сварные соединения. Для этих целей используются различные методы подготовки пластовой воды:
• фильтрация;
• отстаивание;
• коалесценция;
• флотация;
• озонирование.
Проблема утилизации пластовой не является исключением и для газодобывающей платформы Лунская-А.
Платформа ЛУН-А – первая в России морская газодобывающая платформа. На платформе ЛУН - А добываются основные объемы газа проекта Сахалин - 2. Разделение конденсата и газа, в том числе обработка газа для транспортировки на завод по производству СПГ, производится на объединенном береговом технологическом комплексе. [10]
Платформа ЛУН-А была введена в эксплуатацию в декабре 2008 года, тогда же газ с платформы начал поступать в трубопроводную систему проекта. По состоянию на 2019 год среднесуточная производительность составляла 47,42 млн м³ газа. [2]
Платформа ЛУН - А оборудована системой разделения газа, воды и конденсата, способную на протяжении длительного периода времени принимать скважинную продукцию. После первичной сепарации газ и конденсат отправляется по подводному трубопроводу на завод ОБТК, пластовая вода проходит комплекс мероприятий по очистке и затем утилизируется в пласт под газовую залежь с помощью насосов высокого давления.
Целью работы является анализ эффективности использования системы подготовки и утилизации пластовой воды на платформе Лунская – А.
Объектом исследования является система подготовки и утилизации пластовой воды применяющаяся на стационарной нефтегазодобывающей платформе Лунская - А.
Предметом исследования является процесс подготовки пластовой воды.
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
1) Изучить систему подготовки пластовой воды;
2) Выявить достоинства и недостатки системы подготовки и утилизации пластовой воды;
3) Сравнить эффективность утилизации пластовой воды на разных режимах работы скважин;
4) Рассмотреть возможность модернизаций системы утилизации пластовой воды или отдельно взятого оборудования с целью увеличения эффективности и надёжности;
Практическая значимость данной работы заключается, в том, что эффективная и правильная эксплуатация системы утилизации пластовой воды прямо и косвенно влияет на ход бесперебойной добычи газа с платформы. В случае выхода из строя или недоступности одной единицы оборудования системы, пластовая вода будет направлена в экспортный трубопровод, в связи с чем повышается риск гидратообразования и уменьшение объема поставляемого газа на завод ОБТК. Помимо этого, пластовая вода негативно влияет на стенки трубопровода вызывая коррозию, а содержащийся в ней песок оседает в низкозалегающих участках трубопровода, в следствии чего для дальнейшей беспроблемной работы потребуется запуск очистного скребка.
Подводя итоги проделанной работы, можно с уверенностью сказать, что проект утилизации пластовой воды, получивший начало в 2010 году, в действительности работает с превышением ожидаемых объем закачки воды. Практическое применение системы на газодобывающей платформе ЛУН - А показало, что за время разработки месторождения фактические показатели выноса воды отличаются от расчетных. Изменение схемы разработки месторождения, проведение ремонтно-изоляционных работ, а также изменение метода заканчивания скважин привели к тому, что вынос воды с некоторых скважин или прекратился полностью, или значительно меньше расчетных.
За время эксплуатации были выявлены определенные недоработки и несовершенства отдельно взятых частей системы и её агрегатов. Благодаря существующим идеям и проектам есть вероятность, что их внедрение и практическое применение может дать положительные результаты, и улучшит не только эффективность проведения операций по утилизации пластовой воды, но и увеличит эксплуатационные характеристики насосной установки и всей системы трубопровода и трубопроводной арматуры в целом.
В результате проделанной работы, были выполнены следующие задачи:
1) Изучена системы подготовки и утилизации пластовой воды. К основному оборудованию относится:
• Эксплуатационные трехфазные сепараторы;
• Гидроциклоны песко и нефте отделения;
• Блоки насосной установки высокого давления.
• Скважины обратной закачки пластовой воды
Все оборудование установлено для каждой эксплуатационной линии отдельно и настроено для работы на разных объемах отделяемой воды. Учитывая, то, что большая часть времени на газодобывающей платформе Лунская - А ведется стабильная добыча газа и конденсата, то обеспечение бесперебойной работы оборудования утилизации пластовой воды является важнейшей задачей. Возможность переключения насосных установок высокого давления, позволяет производить ремонтные работы на остановленной технологической линии без влияния на ход добычи и экспорта газа. Гибкость переключения оборудования не обеспечивает 100% возможность производить закачку воды в пласт. В случае, когда запуск в работу системы невозможен, предусмотрена возможность инжекции пластовой воды в магистральный трубопровод, для отправки воды на завод ОБТК.
2) Проанализирована тенденция увеличения выноса воды из скважин. Увеличение объемов воды безусловно выявлено с вводом в работу новых скважин. Кратковременное увеличение выноса воды связано в первую очередь с вводом в работу скважин с высокими показателями обводненности, это было проделано для следующих задач:
• Проведение работ по гидродиначескому исследованию скважин;
• Проведение тестовых запусков насосной установки на максимальной мощности;
• Проведение теста приемистости скважины обратной закачки пластовой воды;
• Отбор проб воды для лабораторных исследований.
При этом стоит отметить, что в таблице 10 были предоставлены данные среднего объема выноса воды для всех скважин, работающих за определенный год. Следует понимать, что за один год, количество работающих скважин изменяется, производится ввод в работу одних скважин, и вывод других. Отследить динамику увеличение выноса воды по отдельно взятым скважинам, за весь срок ее жизни не предоставляется возможным. Это подчеркивает то, что любые изменения связанные с процессом добычи газа, а также активностей, влияющих на рабочие параметры системы, сильно зависят друг от друга. Любые изменения могут нарушить баланс взаимосвязанных процессов, поэтому для будущего анализа тенденции увеличения воды, необходимо учитывать режим работ скважин, а также производимые на ней работы.
3) Рассмотрена возможность модернизации блоков насосной установки высокого давления. Описание модернизаций с установкой дополнительного блока управления электродвигателем позволит следующее:
• Снизить нагрузку на систему трубопроводов и арматуры обратной закачки воды в сепаратор.
• Стабилизировать поток воды из сепаратора и обеспечить тем самым лучшую очистку в гидроциклонных сепараторах.
• Увеличить время межремонтного периода насосной установки, ввиду снижения нагрузки на него.
• Уменьшить расход смазочного масла.
• Снизить потребление электроэнергии.
Эффективность данной модификации будет подтверждена в ходе ее практического применения. В случае положительных результатов могут быть рассмотрены дополнительные улучшения на постоянной основе. Также не исключено обновление и доработка некоторых изменений с внесением дополнительных мер контроля, точных значений расхода, давления и температуры.
На данный момент блоки управления двигателем установлены на дизельных пожарных насосах, что позволяет производить тонкую настройку скорости вращения двигателя, тем самым регулирую поток. Для подключения блока управления к электродвигателю не потребуется вносить изменения в конструкцию, а также не вызовет трудностей для персонала, так как является штатной опцией завода изготовителя.
За время эксплуатации были выявлены определенные недоработки и несовершенства отдельно взятых частей системы и её агрегатов. Благодаря существующим идеям и проектам есть вероятность, что их внедрение и практическое применение может дать положительные результаты, и улучшит не только эффективность проведения операций по утилизации пластовой воды, но и увеличит эксплуатационные характеристики насосной установки и всей системы трубопровода и трубопроводной арматуры в целом.
В результате проделанной работы, были выполнены следующие задачи:
1) Изучена системы подготовки и утилизации пластовой воды. К основному оборудованию относится:
• Эксплуатационные трехфазные сепараторы;
• Гидроциклоны песко и нефте отделения;
• Блоки насосной установки высокого давления.
• Скважины обратной закачки пластовой воды
Все оборудование установлено для каждой эксплуатационной линии отдельно и настроено для работы на разных объемах отделяемой воды. Учитывая, то, что большая часть времени на газодобывающей платформе Лунская - А ведется стабильная добыча газа и конденсата, то обеспечение бесперебойной работы оборудования утилизации пластовой воды является важнейшей задачей. Возможность переключения насосных установок высокого давления, позволяет производить ремонтные работы на остановленной технологической линии без влияния на ход добычи и экспорта газа. Гибкость переключения оборудования не обеспечивает 100% возможность производить закачку воды в пласт. В случае, когда запуск в работу системы невозможен, предусмотрена возможность инжекции пластовой воды в магистральный трубопровод, для отправки воды на завод ОБТК.
2) Проанализирована тенденция увеличения выноса воды из скважин. Увеличение объемов воды безусловно выявлено с вводом в работу новых скважин. Кратковременное увеличение выноса воды связано в первую очередь с вводом в работу скважин с высокими показателями обводненности, это было проделано для следующих задач:
• Проведение работ по гидродиначескому исследованию скважин;
• Проведение тестовых запусков насосной установки на максимальной мощности;
• Проведение теста приемистости скважины обратной закачки пластовой воды;
• Отбор проб воды для лабораторных исследований.
При этом стоит отметить, что в таблице 10 были предоставлены данные среднего объема выноса воды для всех скважин, работающих за определенный год. Следует понимать, что за один год, количество работающих скважин изменяется, производится ввод в работу одних скважин, и вывод других. Отследить динамику увеличение выноса воды по отдельно взятым скважинам, за весь срок ее жизни не предоставляется возможным. Это подчеркивает то, что любые изменения связанные с процессом добычи газа, а также активностей, влияющих на рабочие параметры системы, сильно зависят друг от друга. Любые изменения могут нарушить баланс взаимосвязанных процессов, поэтому для будущего анализа тенденции увеличения воды, необходимо учитывать режим работ скважин, а также производимые на ней работы.
3) Рассмотрена возможность модернизации блоков насосной установки высокого давления. Описание модернизаций с установкой дополнительного блока управления электродвигателем позволит следующее:
• Снизить нагрузку на систему трубопроводов и арматуры обратной закачки воды в сепаратор.
• Стабилизировать поток воды из сепаратора и обеспечить тем самым лучшую очистку в гидроциклонных сепараторах.
• Увеличить время межремонтного периода насосной установки, ввиду снижения нагрузки на него.
• Уменьшить расход смазочного масла.
• Снизить потребление электроэнергии.
Эффективность данной модификации будет подтверждена в ходе ее практического применения. В случае положительных результатов могут быть рассмотрены дополнительные улучшения на постоянной основе. Также не исключено обновление и доработка некоторых изменений с внесением дополнительных мер контроля, точных значений расхода, давления и температуры.
На данный момент блоки управления двигателем установлены на дизельных пожарных насосах, что позволяет производить тонкую настройку скорости вращения двигателя, тем самым регулирую поток. Для подключения блока управления к электродвигателю не потребуется вносить изменения в конструкцию, а также не вызовет трудностей для персонала, так как является штатной опцией завода изготовителя.