Введение 4
1 Общая часть 5
1.2 Общие сведения месторождения «Приразломное» 5
1.3 Климатические условия региона 7
1.4 Анализ геологических условий района 8
1.5 Сейсмичность региона 9
2 Технологическая часть 10
2.1 Характеристики МЛСП «Приразломная» 10
2.2 Сбор и подготовка нефти и газа 10
2.2.1 Газотурбинные генераторы 12
2.3 Исследование сверхзвукового сепаратора 12
2.4 Испытание сверхзвукового сепаратора на месторождении «Заполярное» 15
3 Расчётная часть 18
3.1 Характеристика исходного сырья 18
3.2 Расчёт сверхзвукового сопла Лаваля 19
3.3 Моделирование процесса сверхзвуковой сепарации в ПО Unisim Design 25
4 Научная глава 27
4.1 Исследование комбинированного сверхзвукового сепаратора 27
4.2 Расчёт сопла Лаваля комбинированного сверхзвукового сепаратора .... 29
5 Промышленная и экологическая безопасность 31
5.1 Охрана труда и техника безопасности 31
5.1.1 Правила пожарной безопасности зз
5.2 Мероприятия по охране окружающей среды 34
5.2.1 Охрана атмосферного воздуха 34
5.2.2 Мероприятия по охране гидросферы 35
5.2.3 Мероприятия по охране недр 37
6 Экономическая часть 40
6.1 Расчёт основных экономических показателей сверхзвукового сепаратора 40
6.2 Затраты на оплату труда 41
6.3 Амортизационные отчисления 42
6.4 Затраты на текущий ремонт 42
6.5 Прочие затраты 42
6.6 Экономическая эффективность 43
6.7 Чистый дисконтированный доход проекта 43
6.8 Окупаемость 45
Заключение 46
Список литературы 47
Приложение А 54
При освоении северных месторождений перед нефтегазовыми компаниями встает ряд проблем, препятствующих дальнейшей их разработке.
В процессе нефтедобычи в составе продукции присутствует попутный нефтяной газ (ПНГ), его утилизация также является актуальной проблемой для нефтяных компаний, т.к. его сжигание приводит к большим потерям ценных компонентов - легких жидких углеводородных фракций, являющихся сырьём для получения нефтехимических продуктов, а также негативное влияние на окружающую среду.
Для рационального использования ПНГ требуется разработка и внедрение технологий сепарации нефти, сбора и утилизации попутного нефтяного газа с учетом уже сложившейся инфраструктуры района добычи .
Целью работы является внедрение сверхзвукового сепаратора перед газотурбинными генераторами, для подготовки ПНГ перед сжиганием, сепарация вредных примесей, а также отделение углеводородного сырья на продажу.
Вредные примеси при сжигании в атмосферу будут выделяться гораздо меньше после установки аппарата, оборудование будет служить дольше и углеводороды, отделившиеся в результате сепарации будут сливаться в нефтехранилище для продажи.
Основные задачи исследования:
1. Определение параметров газа на МЛСП «Приразломная»;
2. Конструктивный расчёт аппарата;
3. Моделирование структуры газожидкостного потока в сверхзвуковом сепараторе;
4. Экономическое обоснование процесса сепарации;
В ходе выпускной квалификационной бакалаврской работы был предложен сверхзвуковой сепаратор на МЛСП «Приразломная».
Для определённого давления и расхода газа на платформе был произведён конструктивный расчёт аппаратов сверхзвуковой сепарации и комбинированной сверхзвуковой сепарации.
Согласно расчётам, представлены графики распределения параметров газа в сопле Лаваля.
В ПО Unisim Design был промоделирован процесс сепарации в сверхзвуковом сепараторе, из которого выяснилось, что в результате работы установки выделяется 40000 тонн углеводородов в год. Был произведён экономический расчёт, который показал, что сверхзвуковой сепаратор на платформе «Приразломная» оказался экономически выгодным проектом.
1) Об охране окружающей природной среды: федер. закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ: [принят Гос. Думой 20 декабря 2001 г.: в действующей редакции от 01.06.2020.] - М.: АО "Кодекс". - 147 с.
2) Об отходах производства и потребления: федер. закон от 24 июня 1998 г. № 89-ФЗ: [принят Гос. Думой 22 мая 1998 г.: в действующей редакции от 14.06.2020.] - М.: АО "Кодекс". - 105 с.
3) Об утверждении порядка обучения по охране труда и проверки знаний требований охраны труда работников организаций: постановление Минтруда РФ от 13 января 2003 г. № 1/29: [Зарегистрировано в Минюсте России 12 февраля 2003г.: в действующей редакции от 30.11.2016.] - М.: АО "Кодекс". - 24 с.
4) О промышленной безопасности опасных производственных объектов: федер. закон от 21 июля 1997 г. № 116 -ФЗ: [принят Гос. Думой 20 июля 1997 г.: в действующей редакции от 29.07.2018.] - М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. - 56 с.
5) ГОСТ 12.1.038 - 82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. Система стандартов безопасности труда. - Введ. 1983-07-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 год. - 7 с. Дата актуализации (01.02.2020);
6) ГОСТ 12.1.004 - 91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие
требования. - Введ. 1992-06-30. - М.: Стандартинформ, 2006 год. - 48 с. Дата актуализации (06.04.2015);
7) ГОСТ 17.2.1.01 - 76. Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу. - Введ. 1977.01.01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004 год. - 4 с. Дата актуализации (01.06.2019);
8) ГОСТ 22.3.03 - 97. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита населения. Основные положения. - Введ. 1998.04.15 - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002 год. - 10 с. Дата актуализации (06.04.2015);
9) ГОСТ 12.2.003 - 91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности. - Введ. 1992.01.01 - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 год. - 18 с. Дата актуализации (06.04.2015);
10) ГОСТ 12.0.004 - 2015. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Организация обучения безопасности труда. Общие положения. - Введ. 2017.03.01 - М.: Стандартинформ, 2019 год. - 60 с. Дата актуализации (01.03.2017);
11) ГОСТ 12.1.019 - 2017 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты. - Введ. 2019.01.01 - М.: Стандартинформ, 2019 год. - 33 с. Дата актуализации (01.01.2019);
12) ГОСТ 17.1.3.13 - 86 Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения. Контроль качества воды. - Введ. 1986.06.30 - М.: ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ", 2010 год. - 3 с. Дата актуализации (01.02.2020);
13) ГОСТ Р 54483 - 2011. Нефтяная и газовая
промышленность. Платформы морские для нефтегазодобычи. Общие требования. - Введ. 2012.07.01. - М.: Стандартинформ, 2012 год. - 49 с. Дата актуализации (2012-07-01);
14) ГОСТ Р 51858 - 2002. Нефть. Общие технические условия Сырая нефть. Технические условия. Методы анализа. - Введ. 2002-07-01. - М.: Стандартинформ, 2006 год. - 10 с. - (Дата актуализации 08.09.2012);
15) ГОСТ 30319.1 - 2015. Газ природный. Методы расчёта физических
свойств. Межгосударственный стандарт. - Введ. 2017.01.01. - М.:
Стандартинформ. - 2016. - 16 с. Дата актуальности (01.01.2017);
16) СП 369.1325800.2017 Платформы морские стационарные. Правила проектирования. - Введ. 2018.06.15 - М.: Стандартинформ, 2018 год. - 44 с. Дата актуальности (15.06.2018);
17) СП 90.13330.2012 Электростанции тепловые. Актуализированная редакция СНиП II-58-75. - Введ. 2013.01.01 - М.: Минрегион России, 2012 год. - 113 с. Дата актуализации (2013-01-01);
18) СП 77.13330.2016 Системы автоматизации. Актуализированная редакция СНиП 3.05.07-85. - Введ. 2017.04.21. - М.: Стандартинформ, 2017. - 117 с. Дата актуализации (21.04.2017);
19) ГН 2.1.6.3492-17 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений. - Введ. 2018.01.20. - М.: Роспотребнадзор, 2019. - 63 с. Дата актуализации (22.12.2017);
20) Российский морской регистр судоходства (РМРС). Правила классификации и постройки морских судов. - 2007. Редакционная коллегия Российского морского регистра судоходства. 46 с. (Дата актуализации 25.11.2016);
21) Бирюк В.В., Веретенников С.В., Гурьянов А.И., Пиралишвили Ш.А. Вихревой эффект (Технические положения). - М.: Научтехлитиздат, 2014. Т.2 (Ч.1). 288 с.
22) Бородин К.А. Экономическая оценка освоения нефтяных месторождений арктического континентального шельфа. // Мурманский государственный технический университет. - Мурманск, 2014. - 166 с.
23) Дунаев В.Ф. Экономика предприятий нефтяной и газовой промышленности. Учебник. - М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. 2006. - 352 с.
24) Муравьёв В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. Москва «Недра». 1973 г., 384 стр., УДК: 622.276.3.
25) Никитин Б.А., Хведчук И.И. «Нефтяное месторождение Приразломное на Арктическом шельфе России». Геология нефти и газа, № 2. Москва 1997 г.
26) Пиралишвили Ш.А. Вихревой эффект. Том 1 (Физическое явление, эксперимент, теоретическое моделирование). - Изд. Научтехлитиздат. - 2013., 211 стр.
27) Жданов М.А. Нефтегазопромысловая геология и подсчет запасов нефти и газа. Учебное пособие для вузов по спец. "Геология и разведка нефт. и газовых месторождений" / М. А. Жданов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1981. - 453 с.
28) Чуркаев А.М. Переработка нефтяных газов. Учебник для рабочих. М.: Недра. 1983. - 279с
29) Шипилов Э.В. «Месторождения углеводородного сырья российского шельфа Арктики: геология и закономерности размещения». Вестник МГТУ, том 3, №2, 2000 г.
30) Невоструев В. А. Комплексный подход к энергоэффективности при добыче нефти УЭЦН // Инженерная практика. 2017. № 8. С. 28-32.
31) Гальфанов Р.Р., Васильев А.Б., Мохнаткин И.В., Дозорцев В.М., Агафонов Д.В. Компьютерный тренажер для обучения операторов технологических процессов МЛСП «Приразломная» // Автоматизация в промышленности. - 2018. - №6 - с. 4-13.
32) Имаев С.З., Войтенков Е.В. Перспективные технологии извлечения кислых компонентов из природных газов // Нефтепромысловое дело. - 2013. - №4 - с. 17-23.
33) Саликаев Д. А., Гумеров О. А. Исследование процесса сверхзвуковой сепарации попутного нефтяного газа с помощью програмного комплекса “Unisim design R400” // Нефтегазовое дело. - 2016 - №2 - с. 151 - 189.
34) Имаев С.З., Сафьянников М.И. Регулирование сверхзвуковых сепараторов. Территория «НЕФТЕГАЗ». - 2016. - 98 -104 с.
35) Корытников Р.В., Яхонтов Д.А., Багиров Л.А., Дмитриев Л.М., Имаев С.З. Промышленные испытания технологии сверхзвуковой сепарации на установке НТС УПМТ УКГП Заполярного НГКМ // Нефтепромысловое дело. 2012. № 6. 36-40 с.
36) Лухтура Ф.И., Таблицы газодинамических функций Справочное пособие. - Мариуполь: ПГТУ, 2007. - 152 с.
37) Власенко В.С., Каракозов А.А., Ячный М.В., Первеев А.А., Зиновьев Е.В., Гужва В.Е., Левченко Л.Е. Анализ методов отделения природного газа от углекислого газа и технология сверхзвуковой сепарации на морских месторождениях // ООО «Газпром Трансгаз Казань» 30.10.2019. - 168 - 172 с.
38) Волков О.И., Скляренко В.К. Экономика предприятия: Курс лекций. - М.: ИНФРА-М, 2006. - 280 с.
39) Андреев О.П., Минигулов Р.М., Корытников Р.В, Багиров Л.А., Имаев С.З. Технологические схемы УКПГ на основе 38-технологии для северных нефтегазоконденсатных месторождений //Наука и техника в газовой промышленности. -2009. - № 2. - P. 4 - 10.
40) Багиров Л.А., Имаев С.З. Опыт применения 38-технологии для обработки природного газа на газовых объектах России и Китая: Доклад на Российской нефтегазовой технической конференции. - 28.10.2015. - Москва // «Society of Petroleum Engineers».
41) Власенко В. С., Жидков Д. А., Слесаренко В. В., Карпов Г. М. Экспериментальное исследование трехпоточных вихревых труб с соплом Лаваля // Химическая технология, 2019, T.20, № 2. С. 87-89;
42) Мохнаткин И.В., Билалов А. Д. Внедрение системы мониторинга и управления сигнализациями на МЛСП «Приразломная». В сб. тезисов конференции RAO CIS Offshore. — 2017. — С. 182-183.
43) Пасторов С.П., Мохнаткин И.В., Билалов А. Д. Внедрение симуляторов для динамического и статического моделирования технологических процессов платформы «Приразломная». В сб. тезисов Международного конкурса научных, научно-технических и инновационных
разработок, направленных на развитие и освоение Арктики
и континентального шельфа (Арктика-2017). — 2017. — С. 104-106.
44) Фарахов Т.М., Исхаков А.Р., Минигулов Р.М. Высокоэффективное сепарационное оборудование очистки природного газа от дисперсной среды // Нефтегазовое дело. 2011. № 6. С. 263-277.
45) Чернов А.Н., Брещенко Е.М., Бобровников Г.Н., Поляков А.А., Исследование работы трёхпоточной вихревой трубы на нефтяном газе. Труды ВНИИ-ОЭНГ «Переработка нефтяных газов», М.: ВНИИ-ОЭНГ, вып. 7. - 1981. 115 - 123 с.
46) URL: http://www.greenpeace.org/russia/Global/russia/report/Arcticoil/Prirazlomnaya_en viron_impact_assessment.pdf (Дата обращения: 06.05.2020).
47) URL: https://www.gazprom-neft.ru/company/major-
projects/prirazlomnoe/ (Дата обращения 14.04.2020).
48) URL: https://shelf.gazprom-
neft.ru/upload/iblock/3e3/GPN_Referat_05.09_final.pdf (Дата обращения
11.05.2020).
49) URL: http://www.newreferat.com/ref-28907-7.html (Дата обращения 11.06.2020).
50) V. Alfyorov, L. Bagirov, L. Dmitriev, et al. Supersonic nozzle efficiently separates natural gas components. Oil & Gas Journal(2005), 5(103), pp.53-58.
51) Viktor S. Vlasenko, Vacheslav V. Slesarenko, Alexsander N. Gulkov,Dmitriy A. Zhidkov. Experimental Investigation of Vortex Tubes with LavalNozzle. The Proceedings of the Twenty-seventh (2017) International Oceanand Polar Engineering Conference San Francisco, CA, USA, June 25-30,2017. pp 721-728;
52) Liu Xingwei, Liu Zhongliang, Li Yanxia. Numerical Study of the High Speed Compressible Flow with Non-Equilibrium Condensation in a Supersonic Separator. Journal of Clean Energy Technologies, September 2015, Vol. 3, No. 5, pp. 360-366.
53) Jose Luiz de Medeiros, Lara de Oliveira Arinelli, Alexandre Mendonca Teixeira, Ofelia de Queiroz Fernandes Araujo. “Offshore Processing of CO2 -Rich Natural Gas with Supersonic Separator” // Springer Nature Switzerland AG 2019, 2019 - 348с. - ISBN 978-3-030-04005-5.
54) Jose Luiz de Medeiros, Lara de Oliveira Arinelli, Alexandre Mendonca Teixeira, Ofelia de Queiroz Fernandes Araujo. “Offshore Processing of CO2 -Rich Natural Gas with Supersonic Separator” // Springer Nature Switzerland AG 2019, 2019 - 348с. - ISBN 978-3-030-04005-5.